а) 5) В

Рис. 7.17. Калибраторы

обеспечивает надежную фиксацию подложкодержателя в этом положении, исключая его разворот.

Для уменьшения износа фотошаблона выравнивание поверхности подложки ведут не по всей его поверхности, а лишь по периферийной части. Для этого между подложкой и фотошаблоном вводят калибратор. В качестве калибратора может использоваться пластина с базовыми выступами или несколько отдельных прокладок. Первый вариант применяется, например, в серийных отечественных установках ЭМ-576, ЭМ-5006 (рис. 7.17,а). В них калибратор 4 снабжен вакуумным присосом для захвата подложки 3 на позиции предварительной ориентации и переноса к подложко-держателю 2, установленному в корпусе 1. Перемещение калибратора осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 7.

Калибраторы в виде отдельных прокладок применяются в установках МА-56, MJB3 фирмы Suss (рис. 7.Д7,б). Прокладки 1 толщиной 10...200 мкм выполняются из полосок фольги Г-образ-ной формы и закрепляются на поворотных рычагах 4. Кулачок 5 под действием поршня 6 и пружины 3 сводит и разводит прокладки 2, которые могут использоваться не только для выравнивания, но и при экспонировании с зазором.

Механизмы создания микрозазора должны обеспечить постоянство требуемого микрозазора между подложкой и фотошаблоном независимо от разнотолщинности подложек. С этой целью подложкодержатели выполняются самоустанавливающимися по высоте, а величина микрозазора задается упорами или кулачковыми механизмами.

В механизмах создания микрозазора всех типов мягкий поджим подложки к фотошаблону и самоустановка подложкодержа-ля обеспечиваются введением в цепь передаточных звеньев пружины.

Механизмы выравнивания поверхностей и создания микрозазора между подложкой и фотошаблоном обычно компонуются в виде единого узла вертикальных перемещений. Конструкция такого

узла, используемого в УСЭ ЭМ-756, показана на рис. 7.18. Прижим подложки через калибратор к фотошаблону происходит при включении приводного электродвигателя 9, который через пару шестерен 12 и 13 вращает кулачок 6. Косой срез кулачка набегает на ролик штока 14, а тот через пружину 4 воздействует на чашку 3 и связанный с ней ползун 15. Перемещение ползуна в корпусе 16 осуществляется в шариковых направляющих, обеспечивающих высокую точность вертикальных перемещений чашки 3, сферического сегмента 2 и подложкодержателя 1. После окончания выравнивания поверхностей сферический сегмент фиксируется подключением чашки 3 к вакууму, а шток 14 скрепляется с ползуном 15 пневмофиксатором 5. Дальнейшее вращение кулачка 6 позволяет опустить подложкодержатель вниз для отвода калибратора, а затем снова поднять его вверх для создания между подложкой и фотошаблоном микрозазора для совмещения. На кулачке выполнено восемь разновысоких площадок, позволяющих регулировать величину микрозазора от нуля до 50 мкм. Это позволяет проводить не только контактное, но и теневое экспонирование с гарантированным микрозазором. Для контроля положения кулачка используется датчик 11, в щель которого входит диск 10, связанный с приводом кулачка. Остановка кулачка в конечном положении производится с помощью датчика 8, срабатывающего при совмещении с ним отверстий диска 7, закрепленного на шестерне 13.

Манипулятор (рис. 7.19) обеспечивает перемещение подложки по ортогональным осям и ее поворот при совмещении с фотошаблоном. Внутри литого корпуса 13 на четырех шариковых опорах размещена плита 1, на которой установлен поворотный диск 2, соединенный с механизмом вертикальных перемещений. Поворотный диск опирается на шарики и центрируется тремя роликовыми подшипниками 11. Перемещение по оси X осуществляется с

Рис. 7.18. Механизм вертикальных перемещений

12 13

Рис. 7.19. Манипулятор

помощью рукоятки 4 и связанного с ней эксцентрика 3, воздействующего на упор 12 плиты 1. Для перемещения по оси Y используется левая рукоятка 4 и пара эксцентриков 6, контактирующих с упором 5, закрепленным на плите 1. Угловой поворот диска 2 в пределах угла +10° производится правой рукояткой 4, связанной с винтовым механизмом поворота 7 и гайкой 8. Продольное перемещение гайки 8 через шарикоподшипник 9 передается упору 10, что приводит к повороту диска 2 в центрирующих подшипниках 11.

Механизмы перемещений, воздействующие на плиту 1 и диск 2, однотипны и выполнены на базе ручного двухступенчатого привода (рис. 7.20,а). При грубых установочных перемещениях используется рукоятка 1, передающая вращение непосредственно зубчатому колесу 6. При точном совмещении оператор вращает рукоятку 2, в подшипниках которой установлены оси шестерен 4, связанных с внешним зубчатым колесом 3 и внутренним валом-

Рис. 7.20. Механизм перемещений

шестерней 5. Образованный этими зубчатыми парами планетарный редуцирующий механизм имеет очень малое передаточное отношение и преобразует поворот рукоятки 2 в малые угловые перемещения зубчатого колеса 6.

Дальнейшее преобразование перемещений производится зубчатой парой 6, 7 (рис. 7.20,6) и червячной парой 9, 12. На верхнем конце вала червячного колеса 12 в подшипниках 10 установлен эксцентрик И, воздействующий на упор подвижной плиты манипулятора. В механизме перемещений по оси Y в отличие от рассмотренного используются два червячных редуктора, обеспечивающих синхронный поворот двух эксцентриков, контактирующих с упором 5 (рис. 7.19).

Блок экспонирования УСЭ контактного типа во многом аналогичен осветителю установки тиражирования фотошаблонов. В качестве источника используется ртутно-кварцевая лампа 1 (ДРШ-350), излучение которой рефлектором 2 направляется на

зеркало 3 и далее в 4 5 6 блок линзовых растров

4 (рис. 7.21). Зеркало

5 направляет расходящиеся пучки излучения на конденсор 8, преобразующий его в параллельный (в пределах угла коллимации) поток актиничного излучения. Фотоприемник 6 служит для контроля дозы экспонирующего излучения.

Рис. 7.21. Блок экспонирования

На корпусе блока экспонирования крепится микроскоп 7.

Микроскоп установки выполнен по двухпольной схеме и включает две самостоятельные оптические ветви (рис. 7.22), изображение от которых поступает в одно поле зрения. Каждая ветвь содержит осветительную систему 1, 2, 3 и 7, 9, 10, а также объективы 4 и 8.

Изображение от объективов передается через полупрозрачные зеркала 3 и 7 и систему линз в наклонный тубус, а затем в окуляры бинокулярной насадки И. При последовательном включении двух источников света 1 и 10 в по-

Рис. 7.22. Схема двухпольного ле зрения окуляра четко видно микроскопа изображение, поступающее от со-

ответствующего объектива. В микроскопах УСЭ расстояние между осями объективов регулируется. Возможна также замена объективов микроскопа, поэтому увеличение в установке ЭМ-576 можно изменять от 94х до 312х. Диаметр поля зрения при этом уменьшается от 1,85 до 0,45 мм.

Основные технические данные установки ЭМ-576:

Производительность (без учета времени совмещения) при ,кс=5 с........160 пластии/ч

Размеры полупроводниковых пластин:

диаметр........... 60, 75, 100 мм

толщина...........0,4... 1 мм

Неплоскостность рабочей поверхности, не более 10 мкм Диапазон перемещений полупроводниковой пластины:

по осям X и Y.........±2,5 мм

по углу..........±10°

Диапазон перемещений фотошаблона:

по осям X и Y.........±3 мм

по углу...........±4°

Рабочий зазор между полупроводниковой пластиной и фотошаблоном....... 0, 5, 10, 15, 20, 50 мкм

Погрешность совмещения элементов фотошаблона и полупроводниковой пластины, не более . . 0,5 мкм Размер минимального элемента изображения на фотошаблоне, переносимого на полупроводниковую пластину..........2 ... 4 мкм

Неравномерность освещеииости рабочего поля фотошаблона при экспонировании иа диаметр 75 и 100 мм...........5 ... 7 %

7.6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ

В установках проекционной фотолитографии изображение шаблона проецируется оптической системой на рабочую поверхность подложки в масштабе 1 : 1 или с уменьшением. Контакт подложки с фотошаблоном и его износ при этом исключаются, что позволяет снизить дефектность топологических слоев БИС и СБИС и повысить выход годных структур ИС не менее чем в 2-3 раза.

Основные параметры установок проекционной фотолитографии- размер минимального элемента, рабочее поле экспонирования, диаметр обрабатываемых подложек - непосредственно зависят от оптических характеристик проекционной системы. Важнейшим элементом проекционной системы является объектив. Он должен сочетать высокую разрешающую способность и большое рабочее поле, иметь минимальные аберрации и обеспечивать по всему рабочему полю постоянный масштаб увеличения и разрешение. Создание объективов, удовлетворяющих этому комплексу требований, является технически сложной, дорогостоящей и трудоемкой задачей. Кроме того, высокоразрешающие объективы имеют весьма малую глубину резкости, лежащую в диапазоне 3... 10 мкм, что соизмеримо с неплоскостностью подложек.

В связи с этим в установках с масштабом проецирования 1 : 1 применяют высокоразрешающие объективы с небольшим рабочим полем, в пределах которого погрешности репродуцирования минимальны. Экспонирование всей поверхности подложки в таких установках проводят методом мультиплицирования. Созданы также установки с масштабом изображения 1:1, в которых используется часть рабочего поля объектива, а полное изображение фотошаблона репродуцируется на подложку при их совместном сканировании относительно этой рабочей зоны объектива.

В установках с переносом на подложку уменьшенного изображения топологии шаблона (М 5:1, 10:1) применяется только метод шаговой мультипликации изображения.

Установка проекционного помодульного экспонирования. Автоматическая установка совмещения и мультипликации модели ЭМ-584 предназначена для проекционного помодульного переноса в масштабе 10:1 изображений промежуточных фотооригиналов (ПФО) на полупроводниковые подложки в производстве БИС и СБИС (рис. 7.23).

Цикл работы установки включает следующие этапы. Очередная подложка автоматически выдается из кассеты и транспортируется по пневмолотку на позицию предварительной ориентации. После ориентации по базовому срезу подложка сдвигается толкателем на вакуумный подложкодержатель координатного стола.

Точная ориентация подложки производится при ее перемещениях на координатном столе относительно измерительного шабло-