Способ двухстороннего совмещения и экспонирования

(51)01 21/027 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ДВУХСТОРОННЕГО СОВМЕЩЕНИЯ И ЭКСПОНИРОВАНИЯ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Точицкий Яков Иванович Трапашко Георгий Алексеевич Матюшков Владимир Егорович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(57) Способ двухстороннего совмещения и экспонирования, включающий установку подложки нижней плоскостью с нанесенным на нее светочувствительным слоем и двумя знаками совмещения на ее верхней плоскости в плоскость экспонирования, ориентацию подложки в координатной системе плоскости экспонирования по двум знакам совмещения, экспонирование и удаление подложки из плоскости экспонирования, отличающийся тем, что перед операцией установки подложки в плоскость экспонирования строят в плоскости экспонирования проекционной системой изображение знака совмещения, измеряют координаты центра изображения знака совмещения в координатной системеи запоминают их, получая в памяти координаты виртуального знака, а ориентацию подложки в плоскости экспонирования осуществляют так, чтобы линия, соединяющая центры ее двух знаков совмещения, стала параллельной оси Х координатной системы, затем измеряют 8442 1 2006.08.30 координаты Х ицентра первого знака совмещения на подложке, сравнивают их с координатами центра виртуального знака и вычисляют расстояние между ними, перемещают подложку по осям Х ина величину, равную вычисленному расстоянию, и экспонируют первый знак, после чего перемещают второй знак совмещения на подложке в зону виртуального знака, измеряют координаты Х ицентра второго знака совмещения на подложке, сравнивают их с координатами центра виртуального знака и вычисляют расстояние между ними, перемещают подложку по осям Х ина величину, равную вычисленному расстоянию, и экспонируют второй знак, после чего подложку с плоскости экспонирования удаляют. Предлагаемое изобретение относится к фотолитографическим процессам, применяемым в технологии изготовления полупроводниковых, оптических приборов, микроэлектромеханических систем и других миниатюрных изделий, для которых необходимо совмещение слоев. Известны способ двухстороннего совмещения и устройство для его осуществления,описанные в патенте США 6.525.805, МПК 02 27/42 от 25 февраля 2003 г. 1. Суть способа заключается в следующем. Подложка со знаками совмещения на нижней плоскости устанавливается на столике так, чтобы знаки оказались в прорезях столика. Измеряют положение знаков совмещения на нижней плоскости подложки одной оптической системой, а второй оптической системой, которая жестко связана с первой, измеряют положение знаков совмещения на фотошаблоне. Переносят проекционной системой знаки совмещения с фотошаблона на верхнюю плоскость подложки, покрытую светочувствительным слоем так, чтобы они были совмещены со знаками на нижней плоскости подложки. Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является способ двухстороннего совмещения, предложенный фирмойи опубликованный в проспекте установки 21 этой фирмы (см. проспект фирмы, приложение 1) 2. Способ двухстороннего совмещения фирмысостоит из следующих операций. Устанавливают два фотошаблона (ФШ) со знаками совмещения у нижнего - на верхней плоскости, у верхнего - на нижней плоскости с зазорами между этими плоскостями. Поворачивают фотошаблоны так, чтобы верхняя плоскость нижнего ФШ стала параллельной нижней плоскости верхнего. Ориентируют ФШ так, чтобы линии, соединяющие центры знаков на обоих ФШ, стали параллельными друг другу. Перемещают верхний ФШ по координатам ,так, чтобы центры знаков на верхнем и нижнем ФШ были совмещены между собой. Перемещают верхний ФШ вверх для увеличения зазора. Вводят держателем в зазор между ФШ подложку с двумя знаками совмещения на ее нижней плоскости и светочувствительным слоем - на верхней. Перемещают держателем подложку по координатам ,ив плоскости, параллельной верхней плоскости нижнего ФШ, до совмещения знаков на подложке со знаками совмещения на верхней плоскости нижнего ФШ. Укладывают подложку на нижний ФШ и выводят из зазора держатель. Перемещают верхний ФШ вниз до контакта с верхней плоскостью подложки. Экспонируют светочувствительный слой на подложке для формирования на ней знаков с верхнего ФШ. Поднимают верхний ФШ и удаляют подложку с рабочей зоны. Описанный выше способ не обеспечивает высокую точность совмещения знаков на двух сторонах подложки из-за того, что процесс совмещения состоит из ряда этапов, каждый из которых выполняется с погрешностью. Вначале совмещаются знаки на двух ФШ,затем совмещается подложка по двум знакам со знаками на нижнем ФШ, после чего перемещается вниз верхний ФШ. В этом случае погрешность расположения знаков совмещения на верхней и нижней плоскостях подложки получается в результате накопления погрешностей всех этапов совмещения ФШ, ФШ с подложкой и вертикальных перемещений верхнего ФШ. Сумма по 2 8442 1 2006.08.30 грешностей этих этапов и будет общей погрешностью совмещения знаков на двух плоскостях подложки. Задачей изобретения является увеличение точности совмещения знаков на двух плоскостях подложки. Поставленная задача достигается тем, что количество этапов при формировании знаков совмещения с двух сторон подложки сокращается до одного. Для этого в плоскость экспонирования проекционной системой строят изображение знака совмещения, измеряют и запоминают его положение в двухмерной координатной системе. Координаты центра,называемого в дальнейшем виртуальным знаком, используют для определения величины рассовмещения со знаками на верхней плоскости подложки. Далее в плоскость экспонирования устанавливают нижнюю плоскость подложки с нанесенным на ней светочувствительным слоем и знаками совмещения на верхней плоскости подложки. Измеряют координаты центра первого знака подложки, сравнивают их с координатами центра виртуального знака совмещения, вычисляют величину рассовмещения, перемещают подложку на величину рассовмещения и экспонируют первый знак на нижнюю плоскость подложки. Затем перемещают другие знаки подложки в зону виртуального знака совмещения, измеряют величину рассовмещения, перемещают подложку на измеренную величину рассовмещения и экспонируют очередной знак на нижнюю плоскость подложки. Изобретение поясняется чертежами на фиг. 1, где представлена пооперационная схема выполнения способа двухстороннего совмещения и экспонирования. Суть способа заключается в следующем. Вначале в плоскости экспонирования проекционной системой строят изображение знака совмещения (фиг. 1 а). Измеряют координаты центра изображения знака совмещения в координатной системе плоскости экспонирования и запоминают их, получив в памяти координаты центра виртуального знака (фиг. 1 б). Затем в плоскость экспонирования устанавливают подложку, на нижнюю плоскость которой нанесен светочувствительный слой, а на верхнюю два - знака совмещения (фиг. 1 в). Ориентируют подложку в координатной системе плоскости экспонирования так, чтобы линия, соединяющая центры двух знаков, стала параллельной осикоординатной системы (фиг. 1 в, 1 г). Измеряют координатыицентра первого знака совмещения на подложке, полученные значения координат сравнивают со значениями координат центра виртуального знака и вычисляют расстояние между ними (фиг. 1 д). Затем перемещают подложку по осямина величину, равную вычисленному расстоянию, и экспонируют первый знак на нижнюю плоскость подложки. После экспонирования первого знака в зону виртуального знака перемещают второй знак совмещения на подложке и измеряют координатыицентра второго знака совмещения. Сравнивают значения координат центра второго знака на подложке со значениями координат центра виртуального знака, вычисляют расстояние между ними, перемещают подложку по осямина величину, равную вычисленному расстоянию, и производят экспонирование второго знака на нижнюю плоскость подложки. После экспонирования второго знака подложку с плоскости экспонирования удаляют. Количество знаков может быть любым. Пример конкретного выполнения способа По предлагаемому способу были изготовлены подложки различной толщины от 0,1 до 12 мм с нанесенным на нижнюю плоскость слоем хрома и светочувствительного слоя фоторезиста 1805 фирмы Шипли, а на верхней плоскости были сформированы знаки совмещения различных видов простые крестообразные знаки, штриховые двухкоординатные знаки, шевронные двухкоординатные знаки совмещения. Проекционная система с уменьшением 5 х строила изображение таких знаков в плоскости экспонирования. Контрольная система с телевизионным микроскопом, в состав которой входит камера ХС 50 СЕ фирмыи ПК 4, применялась для измерения координат центров знаков совмещения на подложке и координат изображения знака совмещения в плоскости экспонирования, и погрешность этих измерений не превышала 0,03 мкм. 3 8442 1 2006.08.30 Для определения погрешности предлагаемого способа двухстороннего совмещения и экспонирования знаков совмещения на подложках после выполнения всех операций по предлагаемому способу были измерены взаимные положения сопряженных знаков совмещения на двух плоскостях каждой подложки. Средняя квадратичная величина погрешности совмещения на измеренных подложках с достоверностью 3 б не превышала 0,15 мкм для подложек всех толщин от 0,1 до 12 мм. На подложках подобного типа были изготовлены с двух сторон знаки совмещения по способу фирмы, описанному в прототипе выше. Измерения погрешности совмещения сопряженных знаков совмещения на подложках, изготовленных по способу фирмы, показали величины 1-2 мкм в зависимости от толщины подложки. Таким образом, испытания показали высокую точность совмещения предлагаемого способа. Точность совмещения увеличилась на порядок по сравнению со способом двухстороннего совмещения фирмы(прототип). Источники информации 1. Патент 6525805, МПК 02 27/42 от 25.02.2003. 2. Проспект фирмы(прототип), 1988. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4