Устройство для проекционной печати и совмещения рисунков фотошаблона с подложкой Советский патент 1975 года по МПК H05K13/00 H01J39/12 G03B7/12 

Изобретение относится к области те.кнологии изготовления интегральных микросхем и полупроводниковых приборов, в частности к автоматическим устройствам проекционной фотолитографии - фотоповторителям, фотонаборным устройствам и установкам -проекционного совмещения и экспонирования для изготовления фотошаблонов и гравировки маскирующих микрорельефов на поверхности полупроводниковых подложек методами фотолитографии.

Известны устройства для проекционной печати и совмещения рисунков фотошаблонов с подложкой, содержащие оптическую проекционную систему, трехканальный фотоэлектрический микроскоп с. электронным измерительны.м блоком, блок экспонирования, следящую систему взаимной ориентации и перемещения подложки и фотощаблона, и отсчетный двухкоординатный блок.

Недостатком известных устройств является то, что фотоэлектрические следящие системы из-за взаимного маскирования реперных знаков совмещения в их сов.местном изобрал ении и.меют «мертвые зоны в их дискриминационных характеристиках, что приводит к уменьщению их поля зрения, срыву слежения за взаимным положением совмещаемых реперных знаков и снижению точности базирования и совмещения фотощаблона с подложкой.

9

Для расширения поля зрения фотоэлектрической следящей системы и повыщения точности совмещения предлагаемое устройство снабжено расположенными за фотощаблоном автономными источниками света, служащими для освещения поверхности подложки, а каждый оптический канал фотоэлектрического микроскопа также снабнчен автономными источниками света для освещения участков фотощаблона, причем упомянутые источники света через источник питания и усилители мощности соединены с раздельными блоками сравнения амплитуд сигналов от изображения реперных знаков подложки и фотощаблона.

Иа фиг. 1 изображена оптическая схема описываемого устройства проекционной печати и блок-схема его фотоэлектрической следящей системы; на фиг. 2 - эпюры выходных и.мпульсных сигналов фотоэлектрического микроскопа.

Устройство для проекционной печати рисунка фотощаблона 1 на подложку 2 содержит проекционный объектив 3, координатные столы с .микроманипулятором 4 для ориентации и перемещения пластины при мультипликации изображений на ее поверхности с помощью управляемой сигналами фотоэлектрического микроскопа (ФЭМ) следящей системы, которая состоит из логического блока 5 управления, не

полнительных двигателей 6 для микроманипу лятора II ксорданатпых столов, неремещенья которых регьсграрХШгся отсчеткым двухкоордш атаым илоком 7. Устройство содержит такжг трехкоординатKJjiii croji и для иазироваыня н ориентации фоК)шао :и;1ов i лри saipVoKc ил кз онолиотекы фотошаоло.юи, ;1Срсл;сш,с11ке Koropoio осуществляется ДихИа/сляйи; а с ло:.иа,ью блока L или оисратирол, ipCAi c.iiu.:buy;o ссБститсльиую систел1у для освещения реаериых знаков lU совмещения иа подложке 2, каждый канал которого содсрл.ит bCTOiiUhv света il, конденсор i, солря/.уеиные с илоскссть о рисунков q:lOтoшaLiЛoиa 1, полевые диафрагмы 13, за которыми устаиоБьдСн оОщни для трех каналов коллсктио i-i, проецирующий совместно с конденсоралп i2 тела накала источников света 11 в зрачок ооьсктива 3, и иолуирозрачное или выключающееся нз хода лучей отражателвиое зеркало 1о. 1тад фотощаблоиом 1 установлен блок эксионироваиня, состоящий из конденсора ID и источника света 17, а также трехканальиый Фоч-.1, кажды11 канал которого состоит нз объе егива (6, коллектива 1У, полевых диафраг:. 2и. Ьсе трк капала ФЭМ объедини11Ы одним оощим дли акх сканирующим диском с ан Лпji pyiouj,ii:4n радиаЛо11В1Мк щелеBbiMii диафра. 2;, за котОрьими усгановлепв три фотоир11ейлп;ка 26, электрнческ -1е сигналы с выхода которв;х усилизаются усилителями 2ч: н далее поступают в электроиив1е нзмернтсльпв1е устройства 2о каждого канала ФЭЛ1. Выходная информация с этих измерителвиых устройств обрабатывается ло1Ч ческим блоком 6, унравляющим следящей системой автоматического базировання и совмещения фотошаблона и подложки. 1 аждв1Й онтический канал ФЭ:. 1 снабжен автономным осветительным устройством для освещения участков фОтощаолона 1 с реперными знаками 26 совмещен1)Я, i-ioTopoe состоит нз источника света 27, коидекеора 2 и иолукрозранчого зеркала 29. Устрогштво содержит блок регулирования амплитуд сигналов от изображений реHcpHBix знаков совмещения на фотощаблоне н полупроводниковой подложке в ходе всего технологического цикла нзготовлеиня приборов i:a поверхности нодлолхки, н состоит он в каждом канале ФЭлч из блока 30 ввщелення сигналов от ызобра}ксикя реисриого знака 26 совмещеиня на (ротошаблоие 1, блока 31 для выЛ.елеиня сигнала от изображення реперногс знака 10 совмсщепия на подложке 2, интеграторов (пиковых детекторов) 32 и 33, блоков сравнения 34 н 35 агчплитуд указаннв1х сигнаJ:OB с опорив мн уровнями UQ и , уснлнтелей мощности 36 и 37, сигналы с вв1хода которв1х поступают на унравляющие входв стаисточников питания 38 и 39, ОИЛНЗИрОВсИН кодключениь:л . к 1 и осветительного лряжепных канал устройства нодло) ционной печати, его Работа устройст ей системы и блоча фотозлектрнческо стабилизации амплитуд сигиалов от изображений реперпых знаков совл;ещения состоит в следующем. В процессе совмещения ренериые знаки 10 совмещения, выполнеинвю на подложке в виде одиночных или двойных 1нтриховв1х меток, освещаются нс очниками свега ll и их нзоораження объективо.м 3 ироеци)уются в плоскосчъ фогешаблоиа i, а совместное изобрал снне совмещенных реиернвк анаков 10 иодложкн 2 и penepHBix знаков 26 фотошаблона 1, BBIнолненные в внде хромовв1х штрихов и освещаемых источниками света 27 ФЭМ, проецируются в каждом его канале объективами ici в илоскосчв полеввь диафрагм 20, и в этой плоскости указанивю изображения сканируются щелевв1ми анализирующими диафрагмами 22 вращающегося 21. С ввьхода фотоприемников 23 каждого канала ФЭМ следуют сигналв (фиг. 2). представляющие собой развернутв1е во времеии раснределение освещенности в совместном изображении совмещае.мых ренернв1Х знаков фотошаблона и подложки, как нри их сдвиге друг относительно друга (олиг. 2а), так н ир;1 взаимном на.чожении (фиг. 26, 2в). При этом сигналв 40 следуют от изображения ио-чевых диафрагм 20, имнульснвю сигналв 41 и 42 соответственно от лзобрал ений репернвкх штриховвьх знаков подлол ки и фотошаблона. Взаимное располоЛчеиие совмещаемв х репернв1х знаков в поле зрения ФЭМ определяется соотпощением вреДля надежного ввщеления сигиалов от указаннвн ренериых знаков н фор.мнроваиия днскрнминацнонных (пелепгацнонив1х} характеристик каждого канала следящей систе.мы необходимо, чтобы сигнал 41 о г изображения реперного знака 10 подложки 2 лежал выше уровня 43 сигнала, оиределяемого коэффициентом отражения зеркалвиой поверхности иодложки, а сигнал 42 от изображения ренерного знака 26 фотошаблонг 1 должен лежать нии-се уровня 43. Нарушение этого условия, нанример, при работе с металлизированной (покрытой пленкой алюминия) подложкой, когда сигнал 42 (фиг. 26) от изображения ренерного зиака подложки лежит выше уровия 43, исключает его вв1деление из общего сигнала нрн расеовмещеннн репернвьх знаков и это в свою очередв ввгзвшает ноя1зленне «мертвой зоив в дискриминационно характеристике фотоэлектрической системы. Выполнение указанного ввпие условия, т. е. обесиечение необходимого фотометрического конграста совмещаемв1х рсиерных знаков для различнь х значений коэффициентов отражения иоверх1-юстей, на котоpBix онл-1 расположены, в устро;1стве обеспечивается системой автоматического регулировання амплитуд сигналов от изображения реперпых знаков, которая управляет уровнем освеН енностн реперных знаков (})отошаблона н

5

подложки с помощью автономных источников света.

Блок . вылрляет импульсные сигналы 41 от изображения реперного знака полложки, лежащие выше уровня 43, а блок 31 выделяет сигналы 42 от изображения реперного знака 26 фотошаблона 1, лежащие уровня 43. Интеграторы 32 и 33 измеряют амплитуду этих сигналов, блоки 34 и 35 сравнивают их с установленными уровнями Г7о и , а сигналы рассогласования с этих блоков через усилители мощности 36 и 37 поступают на управляюш.ие входы стабилизированных источников питания 38 и 39, изменяя ппи этом интенсивность источников света И и 27 в сопряженттых каналах ЛЭМ и осветителя полупроводниковой пластины, изменяя том самым освещенность реперных знаков таким образом, чтобы амплитуды и, тт Us сигналов 41 и 42 оставались постоянными и равными установленНЫМ УРОВТ1ЯМ.

Такая система автоматического регулирования фотометрического контраста реперных знаков фотошаблона и подложки в их совместном изображении позволяет надежно регистриповать эти знаки по всему полю зрения ФЭМ п ходе всего технологического никла изтотовления приборов на полупроводниковой

6

подложке, пп которол ее интегральный коэфгЬиииент отражения изменяется в ншроких Сппеделах m.lR-n.85V

Предмет изобретения

УСТРОЙСТВО д.-тя проекционной пе.чятп и совмеи1ения РИСУНКОВ гЬототтаблона с подложкой, содержащее оптическую проекционную систелту. трехканадьиый Лотоэдектри естотй лпкроскоп с электронным измерительным блоком, блок экспоиироваштя. сдедяитуто ст1стему взаИЛ1НОЧ ориентаитти т пере чептения подложкт и сЬотоитаблона и отсчетттый двухкоордииатный бдок, отличающееся тел. что. с целью расширения поля зрения отоэдектри ескоч сдедящей систелты тт ттовьттнеип -т-очи гтц совмещения, сгабжено расположенными за гЬото1наблоио: т aвтoнo тны.тl источниками света, СДУЖЯТТ1ИМИ для освен1е1Ч Я поверхности подложки, а каждый оптический каиал Лотоэдектпического микроскопа также снабжен автономными источниками света, ддя освещения участков Лотоитябдона, иpичe т упомянутые света через источники питания и Усилители мощности соединены с раздельными блоками сравнения мплитуд сигналов от изображения реперных знаков п ложки и (Ьото:иаблона.

fui 1

;

. 2