Устройство для совмещения масок и подложек микросхемы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциапистическикреспубики и 911439(22)Заявлено 02,11.77 (21) 7770029/18-10 6 03 В 27/32 с присоединением заявки РЙГесударстюныХ комитет СССР(53) УДК 778.111088.8) дв делам изаеретекиХ и открыткХДата опубликования описания 07.03.82 ИностранецЙакш Эрхард(72) Автор изобретения ГД Иностранное предприятие(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ МАСОК И ПОДЛО МИКРОСХЕМЫИзобретение относится к устройст 1 ву для совмещения масок и подложек, в которой маска центрована относительно оптической оси проекционного устройства, имеющиеся на маске струк туры 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 оцередь, расположена на грубо перемещаемом в направлениях Х и У крестовом столике.При фотолитографическом изготовлении 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 разлицными 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.Чтобы 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 полность достаточна система перемещейия с от носительно малыми путями. Для этого пригодны те приводные механизмы, ко" торые используют такие физические5 9114Первое арретирующее приспособление выполнено в виде пневматически или электромагнитно управляемогоклеммового .закрепления, а механизм микроуправления расположен подвижно в направлении оптической оси А и вкачестве второго арретирующего при" способления имеет вакуумно-отсасывающее устройство, Проекционный . объектив и механизм микроуправления Могут быть установлены в одном общем мосту, возможно также непосредственно соединять механизм микроуправления с проекционным устройством. Два воздействующие. на установку для 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. 3- установка для приема подложки,.час 3 тично закрытая.На опоре 1 находится крестовый столик 2 с соответствующими система" ми 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;1 Я На установке для приема подложек 3 закреплена:экспонируемая подложка 5. Выше в 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 перемеззния на небольшие значения посрер;вом пружинного шарнира 19. Вакуумо-отсасывающее устройство, представг,.нное вакуум-присосом 11, посредстгом трех опорных пружин 12 сооединеи с механизмом 9 микроуправ" 39,ленив, Для перемещения по осям Х иУ и поворота установки для приемаподложек 3 вокруг точки пересеченияосей Х и У механизм микроуправленияимеет три управляющих элемента 9.1,9.2, 93, причем направление воздей, ствия управляющего элемента 9,1 дляперемещения в направлении Х изменяется с помощью пружинного шарнира13 на .0 (фиг, 3). Точки приложе- .:ния еилы управляющих элементов дляперемещения в направлении 9.2 и поворота 9.3 лежат на оси .Х, так чтообеспечивается поворот йодложеквокруг определенной оси вращения,которая проходит черезимеющуюся наподложке 5 юстировочную метку 8.Уп- .равляющие элементы, состоят из одногоактивного 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 шариковоеарретирующее приспособление 14 крестового столика 2 с установкой дляприема подложек 3. Оно состоит изшарика 14.1, который посредствомплоской пружины 14,2 закреплен нанижней стороне устройства для приемподложек 3 и посредством стержневойпружины Т 4.3 соединен с поршнем14,4. Поршень 14,4 скользит в цилиндре. 14 5, имеющем ввод для отсо-са воздуха. При отсасывании воздуха шарик 14.1 втягивается в конус14.6 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 11 соединяется с механизмом 9 микро- управления. При приведении в действие управляющих элементов 9. 1, 9,2Э Ч 1 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, то 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 координат 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 предыду 149 4 щего шага, После каждого поворотаподложки уже установленные точки внаправлении Х и У должны быть опятьотрегулированы, поскольку точка пересечения координат Х и У случайно нележит на оси вращения поворотногостолика, В особенно неблагоприятныхслучаях юстировочные шаги должны бытьповторены много раз, так что для точного совмещения маски с подложкойнеобходимо не могущее быть оправданным длительное время юстировки,Известно также устройство, в котором перемещение по Х и У и поворотстолика, несущего подложку, достигается с помощью трех исполнительныхэлементов, первый из которых. лежит водном направлении координат, а двадругих расположены к нему под прямыми1 углами. Посредством раздельной настройки обоих параллельных исполнительных элементов достигается поворотподложки,Этим устройством может быть реализована не любая точка вращения наподложке, так что точная установкаподложки возможна только при длительном итерационном процессе. Кроме того, в устройстве при автоматическом управлении постоянно изменя, ется соотношение сигнал-путь.Цель изобретения - сокращениевремени юстировки и установки, засчет чего уменьшается время и затраты на производство полупроводниковыхэлементов,Поставленная. цель достигается тем,что в устройстве подложка для грубого и точного позиционирования закреплена на перемещаемой посредством40механизма микроуправления в направлениях Х и У и поворачивающейся вплоскости ХУ установке для приемаподложки, которая в свою очередь расположена на грубо перемещающемся в45направлениях Х и У крестовом столи"ке, крестовый. столик имеет взаимодействующее с установкой для приемаподложки во время грубого позициони"рования арретирующее приспособление,и механизм микроуправления, имеющийтри известным образом расположенныхуправляющих элемента, установленнеподвижно относительно оптическойоси А проекционного устройства и соединен со вторым арретирующим приспособлением, взаимодействующим приточном позиционировании с установкойдля приема подложки.Ч 11139 35 и 9.3 осуществляется точное позиционирование подложки. После экспонирования первого участка механизм 9микроуправления отсоединяется от установки для приема подложек 3 и пос 5ледняя снова соединяется с крестовымстоликом 2. Крестовый столик выводит подложку во второе рабочее положение, после чего рабочие шаги повторяются до тех пор, пока подложка 1 р5 не будет полностью проэкспонирована.Предлагаемое устройство для совмещения масок и подложек микросхемыпо сравнению с известными имеет следующие преимущества.Для определенного перемещениястолика с подложкой не требуетсяцентрирования, установочное движение управляющих элементов полностьюпреобразуется в требуемое направление перемещения, При автоматическомсовмещении сигнал, полученный приотклонении от заданного положения,аналогично преобразуется в утсановоцное движение, управляющие элементы могут находиться далеко от подложек, так что уменьшаются вносящиеошибки воздействия на подложку, например из-за тепла.Механизм микроуправления манжетиметь относительно большие размеры,Хорошая возможность доступа обеспечи.вает также хорошее техническое обслуживание, а также быструю смену июстировку 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 ма 45 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 тоц 50 ного позиционирования укреплена на установке для приема подложки, перемещающейся в направлении Х и У и поворачивающейся в плоскости Х,У с по 8мощью 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 установлен 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.Устройство по и. 1, о т л и ч а 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 ич 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 Х и У, и третий управляющий элемент расположен параллельно оси У и точки приложения обоих к оси У. параллельно лежащих управляющих элементов лежат на оси Х. 7. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляющие элементы состоят из одного активного. управляющего элемента и одного пассивного ползуна,91139 Составитель С. КовриТехред Е.Харитонцик Рректор Ю,Макаренко Редактор В.Ив каз нно ении -35,илиал П 1 П "Патент",г, Ужгород, уч. Проектная,0136 Тираж ВНИИПИ Государс по делам иэобр 113035, Москва,Подпио, комитета СССРи открытийРаушская наб., д