Устройство для совмещения и экспонирования

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть преимущественно использовано при изготовлении прецизионных микросхем, например фильтров на поверхностных акустических волнах, методом фотолитографии. Целью изобретения является повышение качества экспонирования за счет обеспечения более равномерного и плотного прижатия подложки к фотошаблону . В устройстве для совмещения и экспонирования после размещения подложки 9 на столике 3 и установки фотошаблона 10 между фотошаблоном и столиком образуется гермитичная полость, сообщающаяся со средством создания вакуума. В столике в месте размещения подложки выполнено гнездо 4 для размещения подложки, связанное через отверстие 3 с внешней средой и загерметизированное сверху эластичной мембраной 5, жестко закрепленной в боковых стенках по периметру гнезда 4 столика 3. Расстояние между боковыми стенками гнезда 4 столика 3 и боковой поверхностью подложки 9 составляет не менее 2t, где 1 - толщина эластичной мембраны 5. 2 ил. С/Э С 00 н -J О UI чо

гатп Фиг. 2

S

Формула изобретения

(11) (i H 05 К 3/ОО (1г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (22) 28.02.91

Комитет Россиискои Федерации по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельству (21) 4914986/21 (46) 27.03.96 Бюл. № 9 (72) Чиркунов А.И., Витовтова А.Н. (71) Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" (56) Установка полуавтоматическая совмещения и экспонирования УПСЭ-3 ДЕМ

2.207.010. Техническое описание и формуляр. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ

И ЭКСПОНИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть преимущественно использовано прн изготовлении прецизионных микросхем, например фильтров на поверхностных акустических волнах, методом фотолитографии. Целью изобретения является повышение качества экспонирования эа счет обеспечения более равномерного

gP (11) 18376".)9 (iÇ) )%1 н плотного прижатия подложки к фотошаблону. В устройстве для совмещения и экспонирования после разл1е1псния подложки

9 на столике 3 и установки фотошаблона 0

1 между фотошаблоном и столиком образуется гермнтичная полость, сообщающаяся со средством создания вакуума. В столике в месте размещения подложки выполнено гнездо 4 для размещения подложки, связанное через отверстие 3 с внешней средой и загерметизированное сверху эластичной мемб " 5 жестко закрепленной в боковых ранои стенках по периметру гнезда 4 столика 3.

Расстояние между боковыми стенками гнезда

4 столика 3 и боковой поверхностью подложки 9 составляет не менее 2t, где 1толщина эластичной мембраны 5. 2 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть преимущественно использовано при изготовлении прецизионных микросхем, например фильтров на поверхностных акустических волнах, методом фотолитографии, Известны устройства совмещения и экспонированил, содержащие столик для установки подложки, кинематически связанный с механизмом его вертикального перемещения, фотошаблон, установленный нэд подложкой с возможностью его линейного и углового перемещений, а также осветитель, оптический прибор для визуального контроля, Б указанных устройствах, реализующих метод контактной фотолитографии, прих<им подложки к фотошаблону осуществляется механическим поджатием столика в подложкой к фотошаблону, Известна такте конструкция установки совмещения и экспонирования, в которой для усиления прижима подложки к фотошэблону используется давление атмосферного воздуха путем создания разрежения между фотошаблоном и столиком с зафиксированной на нем вакуумом подложкой. В этой установке подложка укладывается на штифованную поверхность металлического столика, затем закрывается шаблоном, закрепленным в шаблонодержэтелем. При этом между шаблоном и столиком с установленной на нем подложкой образуется герметичная полость, сообщающаяся со средством создания вакуума, После откачки воздуха из пространства под фотошаблоном усиливается прижэтие к фотошаблону всего столика с закрепленной подло>ккой, а не собственно подложки. В результате подложка оказывается зажатой большим усилием между фотошаблоном и столиком. Так как поверхности подложки и поверхность столика не имеют идеальной плоскостности, то подложка будет плотно прижата к шаблону только выступающими частями. На качество прижима влияет и плоскостьность поверхности столика, причем дальнейшее увеличение усилия прижатия столика не приводит к улучшению контакта подложки с фотошаблоном, а только увеличивает износ последнего. Кроме того, наличие постоянного усилия прижатия столика к фотошаблону приводит к ухудшению контакта из-за прогиба шаблона, тем большему, чем больше это усилие.

Таким образом, при малом усилии прижатия не обеспечивается плотный контакт. хотя шаблон практически не деформирован, а при большом усилии прижатия плотного контакта по всей поверхности подложки нет

40 л5 из-за прогиба фотошаблонэ. Как известно, неплотное прилега ие подложки к фотошаблону приводит к снижению качества экспониоования из-за дифракционных явлений, приводящих к искажению воспроизводимого на подложке рисунка, Целью изобретения является повышение качества экспонирования за счет обеспечения более равномерного и плотного прижатия подложки к фотошаблону, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для совмещения и экспонирования, содержащем столик для установки подложки, кинематически связанный с механизмом его вертикального перемещения, фотошаблон, установленный с возможностью линейного и углового перемещений относительно поверхности столика и с образованием при установке на него подложки герметичной полости, связанной со средством откачки воздуха, а также осветитель и оптический прибор для контроля совмещения, в столике в месте установки подложки выполнено углубление, связанное через отверстие в столике с внешней средой и загерметизированное сверху эластичной мембраной, размеры которой превышают размеры устанавливаемой на нее подложки, причем минимальное расстояние между точками внутреннего контура крепления м лбраны и блих<айшим к ним точками подложки! составляет не менее 2t, где t — толщина мембраньь

Наличие эластичной мембраны над углублением в столике, с соблюдением перечисленных выше конструктивных особенностей и условий по ее размеру, обеспечивает после откачивания герметичной полости под фотошаблоном равномерную передачу сил атмосферного давления, воздействующих на мембрану. На подложку, благодаря согласованию формы эластичНоА мембраны с поверхностью подложки. В результате подложка и фотошаблон показываются прижатыми друг к другу равномерно распределенными силами атмосферного давления, направленными навстречу друг другу. Кроме того, благодаря углублению в столике под мембраной исключается резкое х<есткое при>катив шаблона к подложке при отсутствии гарантированного начального зазора, так как прогиб мембраны в зону углубления демпфирует механические воздействия на подложек при ее касании фотошаблона.

Условие, что млнимальное расстояние мех<ду точка ли внутреннего контура крепления мембраны и ближайшими к ним точками подло>кки составляет не менее 2t (где (tj — толщина мембраны)„выбрано исходя из

1817659 физических свойств упругих эластичных ма- ем микроскопа 2 и механизма линейного и териалов (натуральных и синтетических ре- углового перемеще"ий 11 производится зин и сходных с ними по свойствам точное совмещение рисунка фотошаблоиа с полимеров) и проверено экспериментально. подложкой. После этого через трубопровод

Проверка подтвердила, что заявленное ус- 5 15производитсяоткачкавоздухаиз полости ловие обеспечивает равномерность прижа- между фотошаблоном 10 и мембраной 5. В тия мембраной подложки к фотошаблону результате действия давления ат0яосфериопрактически без зависимости от толщины ro воздуха, проникающего в полость через эластичной мембраны в широком диапазо- отверстие 6. эластичная резиновая мембране толщин последней. 10 на 5, согласуясь с поверхностью подложки

Так как силы атмосферного давления, 9, равномерно прижимаетее кфотошаблону действующие на шаблон сверху, и силы, 10(см. фиг. 2), Усилие прижатия можно редействующие на шаблон через эластичную гулировать путем изменения степени мембрану и подложку снизу, равны по вели- разрежения. Максимальное удельное усичине, но противоположны по направлению, 15 лие прижатия может составлять 10 Н/см2 тоонивзаимнокомпенсируются, Благодаря (1 кг/см ), что для подложки размером

z этому обеспечивается эффект плотного рав- 610х48 мм составит приблизительно 290 Н номерного прилегания подложки всей (29 кг). При этом следует отметить, что атсвоей поверхностью к плоскому недефор- мосферноедавлеиие, производл всесторонмированному фотошаблону, чем достигает- 20 нее сжатие, оказывает аналогичное по ся цель изобретения — повышение качества величине, ио противоположное по направэкспонирования. лению воздействие на шаблон сверху, В

На фиг. 1 показано предлагаемое уст- итоге шаблон оказывается под действием ройство в исходном состоянии; на фиг, 2 — практически равных по величине, но протиположение элементов после откачки герме- 25 воположных по направлению сил, в результичной полости между шаблоном и мембра- тирующее воздействие практически равно

HOA. нул ю. Это исключает деформацию фотошабУстройство содержит осветитель 1, мик- лона и улучшает условия для Gonee плотного роскоп для визуального контроля 2, столик контакта фотошаблаиа и подложки.

3 с углублением 4, над которым натянута 30 Далее, убедившись, чтоточиостьсовмеэластичная резиновая мембрана 5. В дне щения не нарушена, прои-.водятэкспоиирополости, образованной междумембраной и вание с помощью осветителя I, Г1о дном углубления, выполнено отверстие 6, окончании экспонирования в герметичную связывающее полость с внешней средой. полость 14 под фотошаблоном через труСтолик 3 связан с механизмом вертикально- 35 бопровод 15 напускается воздух, что позвого перемещения 7, который поэволяетрегу- ляет снять фотошаблон 10 и извлечь лировать начальный зазор 8 между проэкспонированную подложку 9. подложкой 9, установленной на мембрану 5, 3а счет обеспечения более равномернои фотошаблоном 10. С помощью резиновой го и плотного прижатия подложки к шаблопрокладки 13 образована герметичная по- 40 ну, снижающего дифракцию светового лость 14, связанная трубопроводом 15 со потока, улучшается качество зкспонировасредством откачки воздуха. ния, которое выражается в повышении точУстройство работает следующим обра- ности передачи размеров и увеличении зом. На эластичную резиновую мембрану 5 разрешающей способности. Благодаря этостолика 3 устанавливается подложка 9 так, 45 му появляетсл возможность методом оптичтобы ни одна точка подложки не была рас- ческой контактной фотолитографии положена от точки крепления мембраны получать элементы с меньшими, чем иа суближе, чем на расстояние, равное двум тол- ществующем оборудовании, размера ли. щинам мембраны {что при толщине эластич- Устройство обладает значительно меньной мембрайы 1 мм составляет не менее 2 50 шей критичностью к качеству обработки расс). В шаблонодержателе механизма линей- бочей поверхности подложки и практически ного и углового перемещений 11 эакрепля- полной некритичностью к качествуобработется фотошаблон 10 и устанавливается на ки и плоскостности нерабочей стороны подшлифованную поверхность корпуса 2. С по- ложки, Наличие на последней отдельных мощью механизма вертикального перема- 55 дефектов, в частности выступов, не влияет щения 7 устанавливается необходимый для на качество прижима подложки к шаблону, точного совмещения зазор между подлож- Заявляемое устройство может зиачикойифотошаблоном. Как правило, величина тельно улучшить контакт с фотошаблоиом, а зазора выбирается минимальной и не пре- следовательно, и качество зкспоиироваиия аышает 00... 100 мкм. Затем с иснольаоаани- подложек с некоторыми отклонен немн фор1817659

Составитель А.Чиркунов

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориэ

Редактор .Г.Бельская

Э

Заказ 43

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мы своих поверхностей. В первую очередь это относится к относительно тонким подложкам, имеющим отклонение от плоскостности поверхностей типа "подушка" или

"бочка" (в первом случае толщина центральной части подложки больше, чем периферийных, $0-втором — наоборот).

Испытания изготовленного опытного образца подтвердили значительное улучшение качества экспонирования в сравнении с качеством экспонирования на известном оборудовании. Испытания проводились сравнением результатов экспонирования на промышленной установке совмещения и экспонирования типа УРСЭ-3 и опытном

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕЩЕНИЯ

И ЭКСПОНИРОВАНИЯ, содержащее столик для установки подложки, кинематически связанный с механизмом его вертикального перемещения, размещенный над столиком фото шаблон, установленный с возможностью линейного и углового перемещений относительно поверхности столика и с образованием при установке на него подложки герметичной полости. связанной со средством откачки воздуха, осветитель и оптичеобразце заявляемого устройства. При этом для получения более точных сравнительных данных при экспонировании подложек на опытном образце заявляемого устройства

5 использовался осветитель установки УПСЭ вЂ” 3, а все партии однотипных подложек были разделены на равные части. Измерение тестовых образцов показало. что на подложках, проэкспонированных на опытном

10 образце заявляемого устройства, удалось достигнуть стабильного получения элементов с размерами 1 мкм вместе 2...3 мкм на серийной установке УПГСЭ-3. Кроме того, значительно улучшились ровность и проф15 иль фоторезистивного рисунка. ский прибор .для контроля совмещения,, отличающееся тем, что, с целью повышения качества экспонирования, оно

20 снабжено эластичной мембраной, в столике выполнено гнездо с отверстием для соединения с внешней средой, эластичная мембрана жестко закреплена по периферии столика, а минимальное

25 расстояние между внутренним контуром крепления эластичной мембраны и боковой поверхностью подложки составляет не менее двух толщин эластичной мембраны.