Устройство регулирования экспозиции для установок экспонирования светочувствительных слоев через фотошаблон

 

Использование: в микроэлектронике при проведении фотолитографического процесса. Сущность изобретения: устройство регулирования экспозиции содержит последовательно расположенные на оптической оси источник излучения, расщепитель светового потока, конденсатор, фотошаблон, объектив, строящий изображение фотошаблона в плоскости светочувствительного слоя, нанесенного на подложку, оптически связанный с расщепителем фотоприемник, установленный в плоскости автоколлимационного изображения источника излучения в оптическом тракте светового потока, прошедшего через экспонируемый слой и фотошаблон, и подключенный через дифференцирующий блок к компаратору, выход которого через ключевой блок соединен с оптическим затвором. Принцип работы устройства регулирования экспозиции заключается в определении момента окончания изменения падающего на фотоприемник светового потока в результате просветления светочувствительного слоя в процессе экспонирования. Выделенный расщепителем световой поток дважды модулирован фотошаблоном (в прямом ходе светового пучка от источника излучения к подложке светочувствительном слое и в обратном ходе отраженного от подложки светового пучка к фотоприемнику). При этом часть светового потока, которая при экспонировании засвечивает светочувствительный слой в области геометрической тени изображения, экранируется фотошаблоном. Совмещение светочувствительной поверхности фотоприемника с плоскостью автоколлимационного изображения источника излучения позволяет фиксировать момент окончания экспонирования по всему полю изображения, сформированного объективом. 3 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к устройствам регулирования экспозиции, и может быть использовано в микроэлектронике при проведении фотолитографического процесса. Известно устройство регулирования экспозиции, содержащее расщепитель светового потока, оптически связанный с ним фотоприемник, подключенный к компаратору, выход которого через ключевой блок соединен с оптическим затвором. При этом фотоприемник установлен в оптическом тракте светового потока, идущего от источника излучения, а регулирование экспозиции производится путем определения дозы световой энергии, падающей на поверхность светочувствительного слоя. Недостатком данного устройства является изменение дозы световой энергии, поглощенной светочувствительным слоем в процессе экспонирования, при изменении оптических характеристик слоя и подложки, а также низкая производительность из-за необходимости проведения контрольных отсъемов. Известно устройство регулирования экспозиции, содержащее оптически связанные источник излучения, конденсатор, расщепитель светового потока, фотошаблон, объектив, держатель подложки со светочувствительным слоем и фотоприемник, расположенный в плоскости автоколли- мационного изображения источника излучения, а также блок управления, ключевой блок и оптический затвор, причем выход фотоприемника электрически соединен со входом блока управления, который через ключевой блок соединен с оптическим затвором. Недостатком данного устройства является возникновение погрешности регулирования экспозиции путем определения момента окончания изменения светового потока, падающего на фотоприемник, вследствие просветления светочувствительного слоя при формировании изображения с помощью фотошаблона (особенно с размерами элементов в микронной и субмикронной областях). Это происходит в результате просветления светочувствительного слоя в области геометрической тени изображения, дифракционная структура которого определяется объективом, что приводит к уходу геометрических размеров элементов. Целью изобретения является повышение точности определения экспозиции за счет двойной модуляции светового потока фотошаблоном. Поставленная цель достигается тем, что расщепитель светового потока расположен между конденсором и источником излучения, а фотошаблон между конденсором и объективом. Принципиальное отличие заявляемого устройства заключается в том, что выделенный расщепителем световой поток дважды модулирован фотошаблоном (в прямом ходе светового пучка от источника излучения к подложке со светочувствительным слоем и в обратном ходе отраженного от подложки светового пучка к фотоприемнику), при этом часть светового потока, которая при экспонировании засвечивает светочувствительный слой в области геометрической тени изображения, экранируется фотошаблоном и не вносит вклад в изменение интенсивности падающего на фотоприемник светового пучка при просветлении светочувствительного слоя. На фиг. 1 изображена схема устройства регулирования экспозиции; на ниг. 2 показано распределение интенсивности светового поля в изображении светлого элемента (а) и темного элемента (б), сформированном объективом в плоскости светочувствительного слоя; на фиг. 3 распределение интенсивности светового поля в автоколлимационном изображении светлого (а) и темного (б) элементов в плоскости фотошаблона. Устройство регулирования экспозиции (фиг. 1) содержит последовательно расположенные на оптической оси источник излучения 1, расщепитель светового потока 2, конденсатор 3, фотошаблон 4, объектив 5, строящий изображение фотошаблона 4 в плоскости светочувствительного слоя 6, нанесенного на подложку 7, оптически связанный с расщепителем 2 фотоприемник 8, установленный в плоскости автоколлимационного изображения источника излучения в оптическом тракте отраженного от подложки светового потока, прошедшего через экспонируемый слой и фотошаблон, и соединенный со входом блока управления 9, который через ключевой блок 10 соединен с оптическим затвором. Принцип работы устройства регулирования экспозиции заключается в определении момента окончания изменения падающего на фотоприемник светового потока в результате просветления светочувствительного слоя в процессе экспонирования. Алгоритм работы устройства реализуется при помощи программного управления по следующей схеме: 1) в момент начала экспонирования блок управления 9 через ключевой блок 10 открывает оптический затвор; 2) после открывания затвора блок управления 9 контролирует скорость изменения сигнала фотоприемника 8 вследствие изменения в процессе экспонирования падающего на фотоприемник 8 светового потока; 3) в момент окончания изменения падающего на фотоприемник 8 светового потока блок управления 9 через ключевой блок 10 закрывает оптический затвор. Распределение интенсивности (фиг. 2) в изображении светлого (а) и темного (б) элементов топологии фотошаблона характеризуется ненулевым значением интенсивности в области геометрической тени. При этом засветка в области тени для микронных и субмикронных элементов может быть значительной как по протяженности, так и по интенсивности. Совмещение построенного в обратном ходе лучей автоколлимационного изображения указанных элементов с плоскостью фотошаблона (фиг. 3) позволяет экранировать фотошаблоном ту часть светового пучка, падающего на фотоприемник 8 (фиг. 1), которая в процессе экспонирования просветляет светочувствительный слой в области геометрической тени. При этом момент окончания экспонирования фиксируется по прекращению просветления светочувствительного слоя только в геометрической области изображения светлых элементов топологии фотошаблона, что исключает переэкспо- нирование светочувствительного слоя независимо от вида топологического рисунка. Совмещение светочувствительной поверхности фотоприемника 8 с плоскостью автоколлимационного изображения источника излучения позволяет фиксировать момент окончания экспонирования по всему полю изображения, сформированного объективом 5.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭКСПОЗИЦИИ ДЛЯ УСТАНОВОК ЭКСПОНИРОВАНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЛОЕВ ЧЕРЕЗ ФОТОШАБЛОН, содержащее оптически связанные источник излучения, конденсатор, расщепитель светового потока, фотошаблон, объектив, держатель подложки с светочувствительным слоем и фотоприемник, расположенный в плоскости автоколлимационного изображения источника излучения, а также блок управления, ключевой блок и оптический затвор, причем выход фотоприемника электрически соединен с входом блока управления, который через ключевой блок соединен с оптическим затвором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения экспозиции за счет двойной модуляции светового потока фотошаблоном, расщепитель светового потока расположен между конденсором и источником излучения, а фотошаблон - между конденсором и объективом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3