Контрольная шаблонная пара для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 9 (Н 4 (51) Н 1/66 ПИСАВТОРСКОМ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕПЬСТВУ ШАБЛОННАЯ ПАРААМЕНЯЕМОСТИ УСТАСОВМЕЩЕНИЯ Иржащая тестовыеные на рабочемичающаяполе шабло с я тем, достоверно мости уста выполнены нов что целью повышения взаимозаменяеовые рисунки сти оценк новок, те в виде но в центре иусных шкал, расуглах и на сего поля шаблоположенных едине сторон рабо ече(проГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(53) 62.382.002(088,8)156) 1.Мапп Т.М. ТесЬп 1 са 1 йойе.ТЬе Оп 1 чегза 1 Чегп 1 ег Тези ТагдейОСА Сопр.,ГеЬгцагу, 1979, р.ТМ 1ТМ 11,2.йоййгпапп Н.В. Очег 1 ау 1 п,1.1 йЬодгарЬу, 18 М,- ффйез. апд 01 ор", 1980, 24, Кф 4, р.461-468тотип),(54) 157) КОНТРОЛЬНАЯДЛЯ ОЦЕНКИ ВЗАИМОЗНОВОК ПРОЕКЦИОННОГОЭКСПОНИРОВАНИЯ, содрисунки, расположенИзобретение относится к микроэлектронике и может быть. использовано дпя контроля и настройки совмещаемости установок проекционного сс вмещения и экспонирования, количественного 5 определения взаимного рассовмещения двух установок, н том числе таких параметров, как взаимный оптический немасштаб, взаимный разворот модуля (поля экспонирования ),взаимную дис торсию проекционных объективов, различие координатных систем.Известен тестовый шаблон для контроля параметров установок проекционного совмещения и экспонирования, 15 содержащий тестовый рисунок, распо ложенный на рабочем поле шаблона в виде набора нониусных шкал, которые накладываются одна на другую при мультипликации счастичным перекрытием 20 рабочих полей соседних модулей.Этот шаблон позволяет определить параметры только для отдельной проекционной установки. Сравнение двух или нескольких установок возможно 25 косвенным сравнительным методом. Кроме того, дисторсию объектива и точность совмещения по осям Х и У вэтом случае определяют только в одной точке на поле модуля, 30Наиболее близкой к изобретению является контрольная шаблонная пара для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонирования, содержащаятестовые рисун 35 ки, расположенные на рабочем поде шаблонов, причем первый рисунок состоит из концентрических квадратов с шагом 25 мкм, а второй рисунок - из рнсок сшагом 22,5 мкм 2.Однако известное устройство требует применения измерительньж антоматическнх средств с точностью измерений не хуже +0,03 мкм, не позволяет количественно определить ряд параметров рассовмещения, что не обеспечивает достаточную достоверность оценки взаимозаменяемости установок.Цель изобретения - повьппеиие достоверности оценки вазимозаменяемости установок.Поставленная цель достигается тем, что в контрольной шаблонной паре для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонйро вания, содержащей тестовые рисунки, расположенные на рабочем поле шаблонов, тестовые рисунки выполнены в вице нониусных шкал, расположенных в центре, углах и на середине сторон рабочего поля шаблонон,Выполнение тестовых рисунков и виде нониусных шкал, расположенньж в центре, по углам и на середине сторон рабочего поля шаблонов позволяет получить дифференциальные пока"эатели взаимозаменяемости не толькоустановок в целом, но и их отдельныхузлов, Эти оценки имеют конкретныйфизический смысл и позноляют произвести полную и объективную оценкувзаимозаменяемости установок, что в целом повьппает достоверность этой оценкиНа фиг. показаны шаблоны и расположение нониусных шкал на рабочем поле; на фиг.2 - элемент нониусной шкалы на первом контрольном шаблоне; на фиг.3 - то же, на втором контрольном шаблоне на фиг.4 - фрагмент нониусной шкалы после совмещения тестовых рисунков обоих шаблонов; на фиг.5 - расположение измеряемых модулей на контрольной пластине,Контрольная шаблонная пара содержит первый и второй контрольные шаблоны( фиг.), каждый из которых содержит на рабочем поле 2 пониусные шкалы 3, расположенные по углам и серединам сторон рабочего поля, а также в центре модуля, При этом в каждой )-ой контрольной точке расположены две нониусные, шкалы, ориентированные поосям Хи У.Напервом контрольном шаблоне имеются изображения первого элемента нониусной шкалы (фиг,2),навтором шаблоне - изображения нторогоэлемента нониусной,шкалы (фиг.3 ).При этом расположение элементов.нониусных шкал на первом и второмшаблонах относительно контрольныхточек рабочего поля идентично,Разность шага шкал нониусных элементов на перном и втором шаблонах определяется заданной точностью измерений и при субмикронной точностиизмерений составляет 1 и О, мкмдля микронной и субмикронной шкалсоответственно.Устройство работает следующимобразом,Кремниевую или стеклянную покрытую хромом, пластину с нанесенным иа нее слоем фоторезиста (контрольную пластину )экспонируют с помощью первого контрольного шаблона на этаз 1575 лонной установке совмещения и экспонирования. Затем контрольную пластину экспонируют на контролируемой установке с помощью второго контрольного шаблона по той же же программе мультипликации, После проявления контрольной пластины на ней образуется изображение нониусных шкал, вписанных одна в другую (фиг,41. Затем визуально под микроскопом снимают О показания нониусных шкал на контрольной пластине и рассчитывают параметры рассовмещения,Анапиэ взаимозаменяемости установок проводят в два этапа. На первом 5 этапе - анапиз внутримодульного рассовмещения, обусловленного взаимным оптическим немасштабом, взаимным разворотом фотошаблонов и различием в дисторсии проекционных объективов. На втором этапе - анализ различийкоординатных систем установок, обусловленных неортогональностью хода координатных систем, погрешностью совмещения по развороту пластины, не- прямолинейностью хода координатных столов, На контрольной пластине с проэкспонированными и проявленными двумя тестовыми рисунками снимают показания нониусных шкал по осям Х и У в каждой 1-ой оточке (фиг.1) каждого 1 -го модуля на пластине (фиг.5 ). В результате получают матрицу рассовмещения по осям Х и У. В столбцах матрицы изменяется номер модуля 1 на пластине, в строках - номер нониуса ). Среднее арнфмитическое элементов каждой матрицы Х, У это смешение, обусловленное общей погрешностью совмещения Х +Х+ ь Х С 1 3"и3 ХХК 3 3 1Й 3 В занмный оптический немасштабвычисляют по формуламМ.= ХС 1 ХС 540 Му= Хая - Хаз фВзаимну 1 о трапецеидальность вычляют по формуламх = (т - 5)- (Х 7 - Хз ют= (у, - У,)- (у, - У,).Взаимный разворот .фотошаблоноввычисляют по формуламх Ю ХазеЯ = УС 1 УС 3Упорядоченную взаимную оптичес кую дисторсию "бочко" или "подушкообразнун" вычисляют по формуламУ фЧх, х, 5 у +у-Х 3 = %1 цеерсионное смещение соотующей точки модуля посоответствующей оси. х Хч,.11 =ЬВ ви ис 45 г х,+Х,Б,х 2где ) Дистоветств е Х;.,У, - показания нониусных шкал1 фв )-ой точке-гомодуля;м - число нониусных шкал вмодуле;и - число контрольныхмодулей на пластине.Далее рассчитывают смещение каж-.й точки модуля как среднее поем модулям Т 1,. Хч,Х = -- . -- Х-у щ ов и 95 4Рассчитывают смещение каждого модуля как среднее по всем точкам мо-. дуля по формуламХбЪ и щРассмотрим случай вычисления параметров рассовмещения установок.Вычисляют параметры, определяющие внутримодульное рассовмещение (оптический немасштаб взаимный разворот, дисторсия ). Для этого рассчитывают средние значения смещений по строкам и столбцам модуля для обеих осей по формулам Х + Х + Хв 1 +12 5Хс 21157595 Если присутствует только упорядоченная дисторсия, то М х ф М ; Йх=й;9 Х х Ф р г 3 -Э ЮЗ . В случае несоблюдения этих приближенных равенств име.ет место неупорядоченная взаимная 5 дисторсия объективов двух установок, величину и направление которой для каждой отдельной точки модуля определяют после юстировки "контролируемой" установки, т.е, выполненных равенств 10 М й 0; 320; Тх 40; Т:О, по формулам Вкх хкД к кВычисляют параметры, определяющие сдвиг модуля по пластине, Рас считывают среднее смещение модулей в строках и столбцах по пластине по формулам Х+Х Х 7х,3 Т+Ч +ЧУс 1 3Х+Х +Х6К 2 1 +Ч +У- ( 4 1 6 К 2 3 при слобиих ус Ч с 1 СЗ Если Р Р, то взаимная неорто- ф гональность хода столов определяется по ФормулеОРТН=(К-К)- 4 - (для пластины Ф 76 мм); ОРТН=(Я,-Р,)- в . (для пластины100.мм) Д +Х +У+У+У7 0Э . -7 Э 9 ЯЭ 3 ФЗ 3 Разворот пластины определяютнз формул Немасштаб хода координатных столов определяют по формуламКщ= Кс, - Кс, 1Ум= У К 1Предлагаемое устроствоможет бытьприменено при аттестации проекционРоекционныхустановок. Какую-либо установкупринимают за эталонную. На контоольных пластинах, покрытых каким-либо технологическим слоем (например, ЯО ) и слоемфоторезиста,производят экспонированиена эталоннойустновке с помощью первого контрольного шаблона, Затем контрольные пластинытравят иснова наносят слойфоторезиста. Таким образом, получаютаттестационные пластины, по которым впоследствии осуществляют юстировку иподгонку всех остальных выпускаемыхустановок такого типа для обеспечения20 их взаимозаменяемости.Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет произвести количественное определение параметров рассовмещения установок проекционного совмещения и экспонирования. Приэтом, так .как определение величинырассовмещения производится по показаниям нониусных пар на контрольнойпластине, точность нзмерени не зависит от точности измерительных средств.При применении известных измерительных средств точность измеренийсоставляет не более +0,2 икм, точность измерений с помощью нониусаЭ 5 +0,05 мкм,Производительность измерений с помощью нониусов увеличивается в 5-7раз.Таким образом, использование пред 40 лагаеиого устройства позволяет существенно повыситьдостоверность оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экпонирования, что в свою очередь дает возэ можность более рационально подходитьк выбору оборудования, периодическойего аттестации и эа счет этого существенно повысить выпод годных приборов,1157595 г.У Составитель В.РубцоТехред Т.Дубиичак ейи орректор актор А. аз 3383 писно Уагород,ул,Проектная Патен иал О Тираа 679НИИИИ Государственного коми но делам изобретений и от13035,Москва,%-35,Раувская ета СССРытийнаб.,д.4/