Цифровая машина для управления про-цессами электроннолучевой микрообра-ботки

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,840916 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву Р 760799 (22) Заявлено 19. 07. 78 (21) 2647037/18-24 (51)М. Кл.

G 06 F 15/20 с присоединением заявки №

1ооударстваиный комитет (23) Приоритет по делам изобретений н открытий

Опубликовано23.06.81 ° Бюллетень ¹ 23 (53) УДК 681 32 ° .06:621.9 (О88.8) Дата опубликования описания 30. 06. 81 (72) Авторы изобретения

В.П.Деркач, Л.Я.Згуровец, В.A.Êëèìåíòîâè÷ и 1П.П.Кондратьев

1 т

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской-ббР--- ., (71) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ МАШИНА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ МИКРООБРАБОТКИ

Изобретение относится к вычислйтельной технике и может быть испольЗовано для автоматизированного управления процессами производства компонентов интегральных схем на основе злионной технологии.

По основному авт. св. Н - 760799 известна цифровая машина для управления процессами электроннолучевой микрообработки, содержащая вычислитель10 ное устройство, соединенное выходами с блоком задания технологических режимов, блоком отклонения, блоком управления приводами координатного стола, подключенными к блоку сопряжения, т5 блок управления, соединенный двусторонними связями с вычислительным устройством, блоком памяти и внешними устройствами, а также соединенный выходом с блоком ввода информации, под-. ключенным к входу блока памяти, измерительное устройство, подключенное входом к вычислительному устройству, амплитудный селектор, соединенный входами с блоком сопряжения и вычислительным устройством, а выходом — с измерительным устройством, блок выработки корректирующего воздействия, имеющий двусторонние связи с блоком управления и измерительным устройством, соединенный также входом с блоком памяти, а выходом — с вычислительным устройством, селектор размеров, подключенный входами к блоку выработки корректирующего воздействия и блоку памяти, а выходом — к блоку управления, блок коррекции масштаба и блок управления ориентацией, соединенные входами с блоком выработки корректирующего воздействия, а входами — подключенные к блоку отклонения и блоку сопряжения соответственно 11) .

С помощью таКой машины ооуществляется управление электроннолучевой установкой в части комбинированного программного перемещения координатного стола с подложкой и пучка по подложЪ ке, а также формирование заданных пво3 84Î9 граммой технологических режимов облучения, с целью создания.на поверхности подложки микротопологйи интегральной схемы.

При экспонировании рисунка на подложке, содержащей какой-либо ранее нанесенный рисунок,. возникает задача . совмещения экспонируемого рисунка с уже имеющимся. Для обеспечения совмещения должны быть выполнены три усло- 10 вия: ориентация х и у — осей отклонения электронного луча должна совпадать с ориентацией х и у — осей модуля на подложке; 15 масштаб поля отклонения должен со-. ответствовать размеру отдельного модуля; геометрический центр поля отклонения должен совпадать с центром модуля.

В известной машине предусмотрена: возможность ориентации подложки, позиционирования и масштабирования полей отклонения, выполняемые по маркерным знакам, наносимым на подложку Z5 при первом экспонировании.

Однако даже при правильной ориентации подложки ориентация осей отклонения электронного луча и осей модуля может не совпадать . Такая дезо- З0 риентация осей имеет место в том случае, если при экспонировании предыдущего и последующего рисунков величина рабочего отрезка будет неодинаковой, 35

Рабочий отрезок — это расстояние от нижнего полюсного наконечника оконечной (фокусирующей)линзы до обрабатываемой поверхности. Так как при измене40 нии рабочего отрезка требуется естественно изменять ток фокусирующей линзы, то вследствие взаимодействия отклоняющего и фокусирующего полей происходит поворот осей отклонения луча относительно центра поля отклонения. Причем этот вид дезориентации осей не может быть компенсирован изменени,ем ориентации всей подложки, и единственным путем обеспечения совме50 щаемости рисунков является сохранение постоянства величины рабочего отрезка от процесса к процессу.

При использовании в качестве подложек однотипных объектов облада—

55 ющих достаточно высоким постоянством толщины и плоскопараллельности (например, стекол с хромовым покрытием),,задача обеспечения постоянства рабо16, ф чего отрезка не представляет особых сложностей. В этом случае подложка прижимается к плоскости рабочего столика, который Фиксируется по высоте в крайнем положении, соответствующем максимальному значению рабочего отрезка. При получении взаимно совмещенных изображений на фотошаблонах и полупроводниковых пластинах экспонированием как тех, так и других электронным лучом такое крепление подложки не может быть использовано, так как толщина стекол существенно отличается от толщины полупроводниковых пластин, имеющих значительный разброс этого размера, Кроме того, поверхность последних в ходе термообработки может быть искривлена от идеальной плоскости до 10 мкм, Для обеспечения же совмещаемости не менее 0,1 мкм по всему полю отклонения величина рабочего отрезка

Должна поддерживаться постоянной с точностью не хуже + 5 мкм.

В известной машине отсутствует возможность автоматического определения погрешности установки рабочего отрезка и регулирования его величины, что является недостатком, приводящим к ограничению возможности получения взаимосовмещаемых микроструктур на разнотипных объектах. В тех же случаях, когда такая потребность имеется, величину рабочего отрезка приходится выставлять вручную по наблюдаемому на экране дисплея изображения. Это приводит к снижению и без того недостаточно высокой производительности процесса сканирующей электронолитографии.

Цель изобретения " повышение точности при экспонировании взаимно совмещаемых изображений на разнотипных подложках, Поставленная цель достигается тем„ что в цифровую машину введен блок юстировки, вход которого соединен с выходом блока выработки корректирующего воздействия, выход — подключен к входу блока сопряжения, управляющие вход и выход блока юстироври соединены соответственно с выходом и входом блока управления.

Кроме того, в машине блок юстировки содержит цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и регистр, вход которого является входом блока, выход регистра через по5 8409)6 6 г следовательно соединенные цифроана- машины, в регулир логовый преобразователь и операцион- передавая их по свя ный усилитель подключен к входу ана- нолучевую установку лого-цифрового предбразоват ля, вы- лектор 14 выделяет ходы которого являются выходом бло- 1 налы от маркернык э ка, управляющие входы операционного либо другого элемен усилителя и аналого-цифрового пре- координаты которых образователя соединены с управляющим ройством 6. Блок 7 входом блока, управляющий выход ана- ное значение ширины лого-цифрового преобразователя явля- 10 и относительно их с ется управляющим выходом блока. рассогласование пол

На фиг. 1 представлена схема ма- клонения. Селектор шины; на фиг. 2 — пример выполнения тифицирует маркернь блока юстировки; на фиг. 3 — рисунок, вляя отклонение изм поясняющий методику определения по- 15 ширины с заданным д грешности. к

Машина состоит из внешних устройств 1, блока 2 ввоДа информации, блока 3 памяти, блока 4 управления, вычислительного устройства 5, измерительного устройства 6, блока 7 выработки коррек. тирующего воздействия, блока 8 задания технологических режимов, блока

9 управления приводами координатного стола, блока 10 отклонения, блока

1! коррекции масштаба, блока 12 управления ориентацией, блока 13 сопряжения, амплитудного селектора 14, селектора размеров 15, блока 16 юстировки, связи 17 и 18 блоков 16 и 13) регистра 19, цифроаналогового преобразователя 20, операционного усилителя 21, предназначенного для масштабирования, аналого-цифрового преоб35 разователя 22, входа 23 блока 16, выходо1 24 и 24 блока 16, маркерного знака 25.

Вычислительное устройство 5 управ- 40 ляет перемещением электронного пучка, вычисляя его траекторию, в соответствии с информацией, заложенной .в программе. Кроме того> оно управляет шаговым перемещением координатного стола по осям х и у, воздействуя на приводы с помощью блока 9. Блок 8 задания технологических режимов формирует временные параметры воздействия пучка на регистр, а также управляет энергетическими режимами облучения, регулируя при этом масштаб поля отклонения пропорционально значению ускоряющего напряжения путем воздействия на блок 11. Блок 10 отклонения преобразует цифровые значения координат в пропорциональные отклоняющие токи. Блок 13 преобразует сигналы управления, вырабатываемые блоками ующие воздействия, зи 18 в электронАмплитудный сеи формирует сигнаков или какогота на подложке, фиксируются устопределяет измеренмаркерных знаков редких линий— ожения поля отразмеров 15 иденй знак, сопостаеренного значения опуском. Блок 11 . орректирует погрешность масштаба поля отклонения путем регулировки размаха отклоняющего тока. Блок 12 управляет ориентацией подложки, воздействуя на привод поворота объектного столика. Блок 16 осуществляет юстировку системы, выставляя необходимое значение рабочего отрезка и корректируя таким образом масштаб поля отклонения и ориентацию осей.

При изменении рабочего отрезка происходит поворот осей отклонения электронного луча, а также меняется масштаб поля отклонения. Из рисунка на фиг. 3 видно, что между рабочим отрезком и масштабом имеется однозначная корреляция — масштаб линейно меняется с изменением рабочего отрезка. Это позволяет оп-. ределять погрешность установки рабочего отрезка не измерением угла поворота осей, а путем определения погреш" ности масштаба, что, с одной стороны, упрощает саму процедуру измерения, а с другой — позволяет использовать те же самые маркерные знаки, которые применяются при выполнении операций позиционирования и масштабирования полей отклонения.

Пуст при первом экспонировании подложка занимает положение А на (фиг. 3). Этому положению соответствуют значение рабочего отрезка РО и расстояние от края поля отклоj

1 нения до средней линии маркерного знака 25.

При повторном экспонировании подложка занимает положение В, которому соответствует значение рабочего отрезка PO . Измерение положения пучка относительно маркерных знаков дает в этом случае расстояние 8, и, следовательно, погрешность масштаба ЬМ

84091б

7 можно определить как разность расстояний.

Погрешность установки подложки по высоте 62 равна отношению где с1. — половина полного угла отклонения электронного пучка.

Количество импульсов, которое не10 .обходимо подать на привод вертикаль,ного перемещения стола, пропорционально погрешности д Z с учетом величины шага перемещения стола или шага от15 счетного устройства

Обычно маркерные знаки 25 наносятся на таком фиксированном расстоянии один от другого, сопоставление которого с некоторой константой, соответствующей полному размаху тока отклонения, дает нулевую погрешность масштаба при определенном значении рабочего отрезка. Этот рабочий отрезок в дальнейшем и используется при экспонировании всех рисунков. При этом отпадает необходимость указывать в программе величину предискажения масштаба (,„ на фиг. 3), а Л М определяется непосредственно из результата измерения расстояния между маркерными знаками, т.е. используется та же самая микропрограмма, что при коррек35 ции масштаба.

Цифровой код погрешности масштаба из блока 7 заносится в блок 16 юстировки, а именно — в регистр 19 (фиг.2)

С учетом знака погрешности этот код преобразуется в аналоговую форму, например в напряжение, которое подается на вход операционного усилителя

21. Последний преобразует это напря45 жение с учетом деления gM íà tg а, который принимает некоторое дискрет" ное количество значений в соответствии с типоразмерами полей отклонения, используемых в технологическом процессе. Обыччо количество типоразмеров

50 невелико как правило, используется

3-5 значений размеров поля отклонения, в зависимости от сложности интегральной схемы. Это позволяет достаточно просто учитывать tg4, как,масштабный коэффициент с помощью дискретного делителя, включенного в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя. Управление делителем осуществляется по связи 17 с помощью клавиатуры блока внешних устройств 1.

Таким образом, на выходе операционного усилителя 21 устанавливается напряжение, пропорциональное Д Z. Это напряжение подвергается обратному преобразованию в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя 22, причем квантование осуществляется с учетом масштабного коэффициента К вЂ” величины шага вертикального перемещения стола, т.е. величина кванта д7 соответствует одному шагу перемещения стола. Преобразование осуществляется под воздействием сигналов, формируемых блоком 4 управления. При этом на выходе 17 формируется полнозарядный код величины перемещения стола для индикации оператору, а на выходах 24„ или 24 в зависимости от знака необходимой коррекции генерируются соответствующие количества импульсов, поступающие в блок 13 и далее на привод вертикального перемещения стола.

Перед выполнением юстировки подложка должна быть правильно сориентирована, так чтобы оси отклонения луча при поиске маркерных знаков совпадали с их осями, так как любое отклонение подложки от положения правильной ориентации приводит к уменьшения измеренной величины gN. Поэтому предварительно выполняется угловая коррекция. Эта процеруда выполняется несколько раз с использованием каждый раз поворота стола на малый угол, при этом методом последовательного приближения достигается такая точность ориентации, которая не требовала бы дополнительных манипуляций по корректировке поперечного положения стола при его движении от начала до конца ряда модулей .на подложке.

Поскольку при изменении рабочего от резка происходит поворот осей отклонения луча, то зависимость АM от величины рабочего отрезка приобретает нелинейный характер. Для того, чтобы избежать сложностей, связанных с этим явлением, и исключить многократность процедуры юстировки, предварительно выставляется ориентировочное значение рабочего отрезка для случаев, когда подложкой является фотошаблон и когда юстируется полупроводниковая пластина. Точное же значение рабоче\

840916

10 го отрезка выставляется в процессе автоматической юстировки по описанной выше методике.

При изготовлении фотошаблона юстировка выполняется один раз для всей

5 подложки, при непосредственном экспонировании полупроводниковой пласти ны юстировка может выполняться для каждого модуля в отдельности (или для группы модулей), с целью компенсации возможного искривления пластины в ходе термообработки.

Введение в машину блока юстировки позволяет повысить точность экспонирования взаимно совмещаемых изображе- >5 ний на разнотипных подложках.

Формула изобретения

1. Цифровая машина для управления процессами электроннолучевой микрообработки по авт; св. 9 760799,, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности при. экспо- 5 нировании взаимно совмещаемых изображений на разнотипных подложках, в нее введен блок юстировки, вход которого соединен с выходом блока выработки корректирующего gp воздействия, выход — подключен к входу блока сопряжения, управляющие вход и выход блока юстировки соединены соответственно с выходом и входом блока управления.

2 . Цифровая машина по п. 1, отличающаяся тем, что блок юстировки содержит цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель, аналого-цифровой преобрааователв и регистр, вход которого является входом блока, вымод регистра через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и операционный усилитель подключен к входу аналого-цифрвого преобразователя, выходы Которого являются выходом блока, управляющие входы:операционного усилителя и аналого-цифрового преобразователя соединены с управляющим входом блока, управляющий выход аналого-цифрового преобразователя является управляющим выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 760799, кл. G 06 F 15/20, 1978 (прототип), 840916

l

Составитель Л.Жеренов

Редактор А.Шандор. Техред А.Ач Корректор А.Гриценко

Заказ 4768 73 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",. г. Ужгород, ул. Проектная, 4