Устройство для совмещения масок и подложек микросхемы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистическик рес убпик

«»911439 (89) 128165 ГД1 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(51)М. Кл. (22) Заявлено 02. 11 ° 77 (21) 7770029/18-10

G 03 8 27/32 с присоединением заявки РЙ3еоударотокииый комитет

СССР (23) Приоритет (32) 09.11.76 (3l) MPG 03B/195674 (33) ГДР Опубликовано 07.03 82. Бюллетень Юе9 (53) УДК778. 11 088.8) до делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 07.03.82

Иностранец

Йакш Эрхард (ГДР) (72) Автор изобретения

Иностранное предприятие

"феб Карл Цейсс Йена" (71) Заявитель (ГДР) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ МАСОК И ПОДЛОЖЕК

МИКРОСХЕМЫ

Изобретение относится к устройст;ау для совмещения масок и подложек, в которой маска центрована относительно оптической оси проекционного устройства, имеющиеся на маске структуры при проектировании переносятся на участок поверхности полупроводниковой подложки, и подложка для грубого и точного позиционирования укреплена на перемещаемой посредством механизма микроуправления в направляющих Х и У и поворачивающейся в плоскости ХУ установке для приема подложки, которая, в свою очередь, расположена на грубо перемещаемом в направлениях Х и У крестовом столике.

При фотолитографическом изготов-. лении полупроводниковых элементов имеющиеся на маске структуры перено" сятся на полупроводниковую подложку посредством проекционного или контактного копирования. Для изготовления подупроводникового устройства требуется большое количество масок с различными структурами, которые последовательно служат для экспонирования одного и того же участка подложки. Для этого перед каждым новым экспонированием необходимо посредством перемещения и поворота маски и/или подложки произвести совмещение нанесенных меток или уже имеющихся. структур маски и подложки.Что14 бы достичь это необходимо очень чувствительное перемещение маски или подложки. В большинстве случаев присосанная к плоской поверхности подложка центрируется относительно маски, причем маска предварительно помещает" ся в оптической оси проекционного об объектива.

Если при экспонировании поверХ-. ность подложки использована полностью

24 достаточна система перемещения с от носительно малыми путями. Для этого пригодны те приводные механизмы, ко" торые используют такие физические

5 . 9114

Первое арретирующее приспособле-. ние выполнено в виде пневматически или электромагнитно управляемого клеммового .закрепления, а механизм микроуправления расположен подвижно в направлении оптической оси А и в качестве второго арретирующего при" способления имеет вакуумно-отсасывающее устройство. Проекционный . объектив и механизм микроуправления

Могут быть установлены в одном об. щем мосту, возможно также непосредственно соединять механизм микроуправления с проекционным устройством.

Два воздействующие. на установку для 1у приема подложки управляющих элемента расположены. перпендикулярно друг другу в направлениях осей Х и У, а третий управляющий элемент расположен параллельно оси У и точки прило-. о жения обоих к оси У параллельно лежащих управляющих элементов лежат .на оси. Х. Каждый управляющий элемент . состоит из одного активного управляющего элемента и одного пассивного ползуна для передачи изменения длины управляющего элемента на установку для приема подложек.

На фиг. 1 представлено устройство для совмещения маски с расположенны" ми в виде растра участками пшверхяости подложки,. разрез; на фиг. 2 -. крестовый столик с установкой для приема подложки и механизмом микроуправления, вид сбоку; на фиг. 3установка для приема подложки, часЗЗ тично закрытая.

На опоре 1 находится крестовый столик 2 с соответствующими системами привода .2.1 для координаты Х и

2.2.для координаты У. На крестовом .столике 2 на трех шариковых опорах

4 расположена установка для приема подложек 3. Шариковые опоры 4 могут быть заменены опорными пружинами. фЯ

На установке для приема подложек 3 закреплена-экспонируемая подложка 5.

Выше s мосту б проекционного объектива 7 расположена уже установленная относительно оптической оси А маска. (не показана). В мосту 6 расположен также механизм 9 микроуправления, имеющий возможность вертикального переме зния на небольшие значания посреди;гвом пружинного шарнира

19. Вакуум о-отсасывающее устройство, представг,.нное вакуум-присосом 11, посредстгом трех опорных пружин 12 сооедине с с механизмом 9 микроуправ39, ленив, Для перемещения по осям Х и

У и поворота установки для приема подложек 3 вокруг точки пересечения осей Х и У механизм микроуправления имеет три управляющих элемента 9.1, 9.2, 9..3, причем направление воздей, ствия управляющего элемента 9.1 для перемещения в направлении Х изменяется с помощью пружинного шарнира

13 на 90+ (фиг. 3). Точки приложе- .: ния еилы: управляющих элементов для перемещения в направлении 9.2 и поворота 9.3 лежат на оси .Х, так что. обеспечивается поворот йодложек вокруг определенной оси вращения,которая проходит через имеющуюся на подложке 5 юстировочную метку 8.Управляющие элементы, состоят из одного активного управляющего элемента

9. 1. 1,9. 2 1,9. 3 ° 1 и одного пассивного ползуна 9.1 ° 2, 9.2 ° 2, 9.3.2 (фиг. 1)..

Активный элемент может состоять из. электростриктивного материала, изменение длины которого посредством пассивного ползуна переносится на установку для приема подложек 3.

На фиг. 2 изображено шариковое арретирующее приспособление 14 крестового столика 2 с установкой для приема подложек 3. Оно состоит из шарика 14.1, который посредством плоской пружины 14.2 закреплен на нижней стороне устройства для приема подложек 3 и посредством стержневой пружины Т4.3 соединен с поршнем

14.4. Поршень 14.4 скользит в цилиндре. 14.5, имеющем ввод для отсо- са воздуха. При отсасывании воздуха шарик 14.1 втягивается в конус

14.6 и вызывает тем самым соединение установки для приема подложек 3 с крестовым столиком 2. В этом попо.жении крестовый столик 2 перемещает подложку 5 в первое заданное определенными значениями координат Х и У рабочее положение. После грубого позиционирования юстировочные метки на маске еще не будут совмещены с метками на подложке. Это будет осуществлено шариковым арретирующим приспособлением 14, т.е. установка для приема подложек 3 может теперь перемещаться на небольшое значение относительно крестового столика 2.

Одновременно установка для приема подложек 3 посредством вакуум-присоса 1.1 соединяется с механизмом 9 микроуправления. При приведении в действие управляющих элементов 9. 1, 9.2

3 Ч1 эффекты, как электро- или магнитострикционные.

Если для полного экспонирования поверхности подложки требуется несколько перекрывающих друг друга и последовательных или расположенных в растровом порядке отдельных экспонирований, fo дополнительно к чувствительной системе перемещения с малыми путями должна иметься вторая система перемещения, которая позволяет большие перемещения и пригодна для перемещения подложки при ступенчато-шаговом способе.

Известно. устройство для изготовления масок из фотолака, содержащее чувствительно перемещаемый столик, несущий изготавливаемую маску, механически соединенный с крестовым столиком. С помощью крестового столика маска грубо позиционируется. Точное позиционирование в направлениях коорринат Х и У вызывает бесприводный механизм точной установки, действующий между обоими столиками, работающий преимущественно на физическом эффекте (тепловое расширение, электроили магнитострикция). Если для точного позиционирования маска должна быть повернута в плоскости ХУ вокруг определенной точки, то необходим дополнительный. поворотный столик,оазмещенный на чувствительно перемещаемом столике и приводимый в движение отдельно.

Недостатки такого устройства заключаются в том, что общая система столиков вследствие дополнительной плоскости является относительно неустойчивой и легко склонна к колебаниям, кроме того, очень велика опасность, нежелательного опрокидывания вокруг .осей Х и У.

При использовании устройства не только для изготовления масок, но также и для экспонирования подложек ступенчато-шаговым способом, появля.ются и другие значительные недостатки. Так как это устройство, имеет только одну единственную, заданную осью поворотного столика, точку вращения, не могут быть выполнены основные требования для каждой юстировки, которые заключаются в том, что, вопервых, полная юстировка должна состоять. из возможно меньшего количества отдельных шагов и, во-вторых,ни один шаг юстировки не должен влиять на результат какого-нибудь предыду1439 4 щего шага. После каждого поворота подложки уже установленные точки в направлении Х и У должны быть опять отрегулированы, поскольку точка пересечения координат Х и У случайно не лежит на оси вращения поворотного столика. В особенно неблагоприятных случаях юстировочные шаги должны быть повторены много раз, так что для точного совмещения маски с подложкой необходимо не могущее быть оправданным длительное время юстировки.

Известно также устройство, в котором перемещение по Х и У и поворот столика, несущего подложку, достигается с помощью трех исполнительных элементов, первый из которых. лежит в одном направлении координат, а два других расположены к нему под прямыми

2< углами. Посредством раздельной настройки обоих параллельных исполнительных элементов достигается поворот подложки.

Этим устройством может быть реализована не любая точка вращения на подложке, так что точная установка подложки возможна только при длительном итерационном процессе. Кроме того, в устройстве при автоматическом управлении постоянно изменяется соотношение сигнал-путь.

Цель изобретения - сокращение времени юстировки и установки, за счет чего уменьшается время и затраты на производство полупроводниковых элементов.

Поставленная. цель достигается тем, что в устройстве подложка для грубого и точного позиционирования закреплена на перемещаемой посредством

40 механизма микроуправления в направлениях X и У и поворачивающейся s плоскости ХУ установке для приема подложки, которая в свою очередь расположена на грубо перемещающемся в

45 направлениях Х и У крестовом столи" ке, крестовый.. столик имеет взаимодействующее с установкой для приема подложки во время грубого позициони" рования арретирующее приспособление, и механизм микроуправления, имеющий три известным образом расположенных управляющих элемента, установлен неподвижно относительно оптической оси А проекционного устройства и соединен со вторым арретирующий приспособлением, взаимодействующим при точном позиционировании с установкой для приема подложки.

911439

3S и 9.3 осуществляется точное позиционирование подложки. После экспонирования первого участка механизм 9 микроуправления отсоединяется от установки для приема подложек 3 и посS ледняя снова соединяется с крестовым столиком 2. Крестовый столик выводит подложку во второе рабочее положение, после чего рабочие шаги повторяются до тех пор, пока подложка 1р

5 не будет полностью проэкспонирована.

Предлагаемое устройство для совмещения масок и подложек микросхемы по сравнению с известными имеет следующие преимущества.

Для определенного перемещения столика с подложкой не требуется центрирования, установочное движение управляющих элементов полностью преобразуется в требуемое направление перемещения. При автоматическом совмещении сигнал, полученный при отклонении от заданного положения, аналогично преобразуется в утсановочное движение, управляющие элементы могут находиться далеко от подложек, так что уменьшаются вносящие ошибки воздействия на подложку, например из-за тепла.

Механизм микроуправления манжет иметь относительно большие размеры.

Хорошая возможность доступа обеспечи.вает также хорошее техническое обслуживание, а также быструю смену и юстировку без размонтирования установки для приема подложек, на установку для приема подложек не действуют силы от проводов для подачи энергии управляющим элементам.

Формула изобретения

1. Устройство для совмещения маgS сок и подложек микросхемы, в котором маска установлена относительно оптической оси проекционного устройства, и находящиеся на маске структуры проектируются на часть поверхности подложки, и подложка для грубого и точ50 ного позиционирования укреплена на установке для приема подложки, перемещающейся в направлении X и У и пово- . рачивающейся в плоскости Х,У с по8 мощью механизма микроуправления, и которая, в свою очередь, установлена на крестовом столике, грубо перемещающемся в направлении Х и У, о тл.и ч а ю щ е е с я тем, что у крестового столика находится первое арретирующее приспособление, взаимодействующее с установкой для приема подложки при грубом перемещении,и механизм микроуправления, имеющий три в определенном порядке расположенных управляющих элемента установУ лен неподвижно относительно оптической оси А проекционного устройства и связан со вторым арретирующим приспособлением, взаимодействующим с ус-. тановкой для приема подложки при точном перемещении.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ.е е. с я тем, что первое арретирующее приспособление выполнено в виде пневматически или электромагнитно срабатывающего клеммового закрепления.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что механизм микроуправления установлен подвижно по направлению оптической оси А и как второе арретирующее приспособление обладает вакуумным отсасывающим устройством.

Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что проекционное устройство и механизм микроуправления помещены в общей перемычке.

5. Устройство по и.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, механизм микроуправления непосредственно связан с проекционным устройством.

6. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что два управляющих элемента, соединенные с установкой для приема подложки, расположены перпендикулярно друг к другу по оси X и У, и третий управляющий элемент расположен параллельно оси

У и точки приложения обоих к оси У. параллельно лежащих управляющих элементов лежат на оси X.

7. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что управляющие элементы состоят из одного активного. управляющего элемента и одного пассивного ползуна.

911 "39

Составитель С. Коврина

Редактор В.Иванова Техред Е.Харитонсик Корректор Ю.Макаренко, Заказ 1120136 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф юиал П1П "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4