Устройство для совмещения и экспонирования

 

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 координатносопряженных 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-переходао Совмещенному положению соответствует максимальный обратный ток слоистой структуры р-п-переходаоЗ ил. &

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!91 (1I) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 07.03 ° 92. Бюл. 1 9 (21) 4644277/24 (22) 27.01.89 (72) А.H.Ãåíöåëåâ (53) 621.382(088.8) (56) Отчет о работах по использованию синхротронного излучения в институте ядерной физики СО АН СССР, Новосибирск, 1981, с.136-139. ! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ И ЭКСПОНИРО ВАНИ Я (57) Изобретение относится к проиэвод" ству интегральных схем и полупроводниковых приборов, в частности к технологии рентгенолитографии. Цель изобретения — повышение выхода годных по лупроводниковых приборов — достигается путем обеспечения лучшей воспроизводимости топологического рисунка в

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.1 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 (51) 5 Н 01 1 21/30, G 03 F 7/20

2 рентгенореэисте подложки. В устройстве для совмещения и экспонирования рентгеновское излучение экспонирует через рентгенашаблон 3 подложку 1 с рентгенореэистом 2. Метку совмещения на подложке I формируют в виде набора плоских р-и-переходов или чередующимися проводящими и непроводящими слоями, а метка рентгеношаблона 3 представляет собой набор координатносопряженных 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-и-перехода. Совмещенному положению соответствует максимальный обратный ток слоистой структуры р-п-перехода.3 нл. набора дозы); на фиг.3 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 рентгенореэист

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 иэ рентгенопоглощающего материала (слой золота толщиной

0,6 мкм), жестко закреплены на своих установочных столах и находятся в камере 5 экспонирования, к которой жестко присоединены вакуумная система

i6III55

6 и канал 7 лпя подвода экспонирующ .го рентгеновского излучения с дистанционно управляемой рентгеньнепрозрачной заслонкой 8. В камере 5 так5 .е размещаются объективы 9 двухфокусного микроскона. Механизм совмещения рисунка подложки с рисунком на маске содержит установочные стол 10 подложки и стол 11 рентгеношаблона, при- 10 водимые в движение двигателями 12.

Заслонку 8 приводят в движение двигателем 13. Управляющие сигналы на двигатели 12, 13.подают при помощи блока 14 управления. 15

Метку 15, выполняющую функции 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 подложке.

Метка 15 представляет собой плоский р-и-переход в виде замкнутой дорожки шириной, например, 90 мкм, на поверх- 25 ности которого расположена тонкая напыленная токопроводящая титановая шина 17. На рабочей поверхности рентгеношаблона сформировано углубление с контактной площадкой 18, электри- 30 чески изолированной от объема кремниевого кольца рентгеношаблона и электрически соединенной с шиной 17.

Аналогичная контактная площадка (на чертеже He Bo<> HB) сформирована на 35 непланарной стороне опорного кремниевого кольца рентгеношаблона 3.

Блок 16 управления циклом экспонирования содержит фотоприемник в виде метки 15, аналого-цифровой преобра- 40 зователь (АЦП) и миниЭВМ "Электроника-60", Контактные площади электрически соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного к ЭВМ, 45

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 совмещения реперных знаков, подавая с пульта блока 14 управления управляющие сигналы на двигатели I 2, приводящих и дпи леяпе стопы 10 и i 1 „ I in окончании совмещения оператор с помощью вакуумвой системы

6 создает требуемую для экспонирования атмосферу внутри камеры 5 и подается с помощью пульта управления сигнал на начало экспонирования, по которому двигатель 13 убирает рентгенонепрозрачную заслонку 8 с пути экспонирующего синхротронного излучения, распространяющегося по каналу 7 для подвода экспонирующего рентгеновского излучения.

Рентгеновское излучение экспонирует рентгенорезист 2 и при этом проходит сквозь рентгеношаблон 3 и р-ипереход метки 15, вызывая изменение обратного тока р-и-перехода. Электрический сигнал с контактных площадок снимают при помощи металлических зондов и подают на ЭВМ, которая анализирует данный сигнал и по заложенной программе определяет время экспонирования, т.е. время, в течение которого открыта заслонка 8 и рентгеновское излучение беспрепятственно распрост1 раняется от источника к рентгеношаблону и подложке.

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

При размещении слоистых меток (в простейшем случае р — n-переходы) на подложке 1 возникает возможность возложить на них выполнение двух функций, т.е. быть метками совмещения и фотоприемниками системы управления циклом экспонирования, Рентгенолитографический процесс при этом будет, происходить следующим образом: на рабочую (планарную) поверхность подложки 1 нанесен чувст" вительный к рентгеновским лучам слой рентгенорезиста 2 и на рентгенолитографической маске (рентгеношаблоне 3, представляющей собой рентгенопрозрачную мембрану слой кремния, легированного бором толщиной 2-3 мкм с топологическим рисунком 4 из рентгенопоглощающего материала (слой золота толщиной 0,6 мкм), формируют метки

20, 21 (фиг.3) совмещения.

Метку 20 совмещения на подложке I формируют в виде набора плоских р-ипереходов или чередующимися проводяшйми и непроводящими слоями размерами, например, 5 Х 200 мкм, а метка 21

t6lI на рентгеношаблоне представляет собой набор координатно сопряженных с метками на подложке отверстий размерами 5 200 в слое золота. Ренггеношаблон 3 и подложку 1 устанавливают в камере экспонирования на своих установочных столиках и положении частичного зацепления знаков совмещения, что достигается на операции предварительного позиционирования. 11роцесс точного совмещения производят автоматически одновременно с экспонированием рентгенорезиста. 11ри этом рентгенорезист и метки совмещения облуча- I5 ют синхротронным излучением. Точное совмещение происходит эа время порядка секунды, и это положение поддерживается в течение всего времени экспонирования (около 1 мин). Доза, набранная рентгенорезистом 2 за время точного совмещения, не оказывает существенного влияния на геометрию .формируемого репьефа 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, экс- 30 понируют его, оставшаяся же часть лучей поглощается материалом порпожки.

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. Совмещенному 4р положению соответствует максимальный обратный ток слоистой структуры р-иперехода, величина которого позволяет судить о плотности мощности рентгеновского излучения, непосредственно па- 45 дающего на резистивную пленку, и в соответствии с этим доза излучения может быть набрана более точно, что приводит к повышению процента выхода годных полупроводниковых приборов 50

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

6 на прозрачных участках, но и от величины дозы, набранной рентгенорезис том 2, расположенным на участках под ложки I координатно сопряженных с непрозрачными участками рентгеношаблона, т.е. от контрастности рентгено-. шаблона. Контрастность рентгеношаблона зависит не только от толщин рентгенопоглощающих материалов, но и от спектра экспонирующего излучения, так как коэффициенты поглощения излучения

I различных материалов зависят от длины волны этого излучения. Таким образом, пара меток в виде многослойной структуры, одна из которых расположе-.: на под прозрачным, другая под непрозрачным участками, может выполнять функции датчика контрастности рентгенолитографической маски.

Формула изобретения

I. Устройство для совмещения и экспонирования, содержащее механизм сов- мещения рисунка подложки с рисунком на рентгеношаблоне с рентгенопрозрачными и рентгенонепрозрачными участками, блок контроля эа совмещением канал для подвода экспонирующего рентгеновского излучения с дистанционно управляемой заслонкой и блок управления циклом экспонирования с фотоприемниками, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения выхода годных полупроводниковых приборов за счет обеспечения лучшей воспроизводимости топологического рисунка в резистивном слое подложки, фотоприемник выполнен в виде меток, представляющих собой многослойные структуры с чередующимися слоями противоположного типа проводимости или чередующимися проводящими и непроводящими слоями, сформированными íà ра бочих поверхностях рентгеношаблоиа или подложки.

2.- Устройство по п.l, о т л и ч а» ю щ е е с я тем, что одна из меток подложки расположена под рентгенопро зрачным участком,. а другая — под рентгенонепрозрачным участком рентгеношаблона.

16!!1э5

Риг.1

1 11155

Риг. д

Составитель Л.Михайлова

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Дидык Корректор О.Ципле

Заказ 1425 Тир а3к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уятород, ул. Гагарина, 101