Способ покадрового экспонирования пластин

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОКАДРОВОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ ПЛАСТИНЫ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМОСи Сан МФГ Лтд.(72) Авторы Агейченко Александр СтепановичМатюшков Владимир ЕгоровичМоррисон ЛянгЧарлз Као(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМОСи Сан МФГ Лтд.(57) Способ покадрового экспонирования пластины, заключающийся в том, что измеряют координаты знаков совмещения, рассчитывают ошибки совмещения - смещения, разворота и масштаб пластины, изменяют масштаб проекционного объектива, устраняют ошибки смещения и разворота и производят экспонирование по кадрам, отличающийся тем, что экспонирование пластины производят полем в виде полосы, длину и ширину которой выбирают равными целому числу топологических модулей, причем максимальную ширину полосыопределяют из выражения, где Е - допустимая погрешность совмещения, мкм, - максимально возможная разница масштаба пластин по осями , . Данное изобретение относится к технологической операции фотолитографии с использованием оптического переноса рисунка фотошаблона на покрытую фоточувствительным слоем подложку через проекционную оптическую систему. Известен способ экспонирования пластин Патент США 6738195, 2004 г., при реализации которого использован проекционный объектив с возможностью независимого изменения масштаба изображения (увеличения) пои . Процедура экспонирования начинается с измерения координат, как минимум, трех знаков совмещения, далее рассчитывают величину смещения, разворота и масштаба топологии на пластине по направлениюи по направлению . После чего изменяют масштаб проекционного объектива пои пов соответствии с масштабом пластины пои по . Координатным столом ретикла или пластины устраняются ошибки по смещению и развороту. После чего и производится экспонирование данного кадра. 9959 1 2007.12.30 Недостатком такого способа экспонирования пластин является ошибка экспонирования, вызванная значительной величиной дисторсии проекционного обьектива с анизотропным изменением масштаба, а также сложность изготовления и высокая стоимость обьектива с независимым изменением масштаба изображения (увеличения) пои . Данное решение не позволяет также уменьшить ошибки совмещения, вызванные неортогональными искажениями пластин. Ближайшим прототипом настоящего изобретения является способ уменьшения анизотропных изменений размеров пластин для проекционного экспонирующего устройства Патент США 6580494, 2003 г Предложенный метод является, по сути, частным случаем широко использующегося способа расчета коэффициентов для совмещения методом наименьших квадратичных отклонений. Предложенный метод учитывает размеры экспонируемого кадра по координатеина ретикле. При этом масштаб проекционного объектива изменяется одинаково по направлениями У. После измерения координат, как минимум, трех знаков совмещения на пластине рассчитывают величину смещения, разворота, а также масштаба топологии на пластине по направлениюи по направлению . Масштаб проекционного объектива рассчитывается исходя из масштаба пластины поии размера экспонируемого изображения поидля достижения минимальной ошибки совмещения. После чего изменяют масштаб проекционного объектива, координатным столом ретикла или пластины устраняются ошибки по смещению и развороту и производится экспонирование. Недостатком такого способа экспонирования пластин является низкая производительность устройства экспонирования (степпера) из-за необходимости измерять масштаб пластины по двум направлениями . Задачей изобретения является повышение производительности и точности экспонирования пластин, имеющих различные искажения формы. Поставленная задача достигается тем, что измеряют координаты знаков совмещения,рассчитывают ошибки совмещения - смещения, разворота и масштаб пластины, изменяют масштаб проекционного объектива, устраняют ошибки смещения и разворота и производят экспонирование пластины по кадрам полем в виде полосы, длину и ширину которой выбирают равными целому числу топологических модулей, причем максимальную ширину полосыопределяют из выражения где Е - допустимая погрешность совмещения, мкм- максимально возможная разница масштаба пластин по осям Х и , . Суть способа заключается в следующем. Топологический рисунок ретикла, который мультиплицируется на пластину, представляет собой узкую полосу. Ширина и длина полосы рассчитываются заранее, до начала экспонирования. Длина полосы выбирается максимально возможной из размера рабочего поля проекционного объектива экспонирующей системы и равной целому числу топологических модулей. Максимальная ширина полосы также равна целому числу топологических модулей и выбирается в соответствии с выражением где Е - допустимая погрешность совмещения в микронах- максимально возможная разница масштаба пластин пои пов(частей на миллион). 2 9959 1 2007.12.30 Для совмещения каждого кадра используются только два знака совмещения, которые расположены на продольной оси симметрии экспонируемой полосы. Осветительная система степпера также оптимизируется на освещении поля в виде полосы для достижения максимальной освещенности. После загрузки очередной пластины и перемещения ее поверхности в плоскость экспонирования измеряют координаты двух знаков совмещения первого кадра, которые расположены на продольной оси симметрии кадра по оси , рассчитывают ошибки смещения и разворота масштаб топологии кадра на пластине рассчитывают в направлении расположения знаков совмещения (по координате ), изменяют масштаб проекционного объектива в соответствии с масштабом пластины по , перемещением координатного стола ретикла или пластины устраняют ошибки смещения и разворота и производят экспонирование данного кадра. После экспонирования первого кадра пластина перемещается в зону измерения знаков совмещения следующего кадра и повторяется процедура экспонирования остальных кадров на пластине. Пример выполнения способа Предлагаемый способ экспонирования реализован на предприятии УП КБТЭМОМО в степпере для печатных плат модели ЭМ-5434 М. Рабочее поле проекционного объектива этой установки позволяет экспонировать полосу длиной 250 мм и шириной 70 мм. Величина анизотропного изменения масштабапои позависит от свойств используемых материалов и технологии изготовления печатных плат. В условиях массового производства максимально возможная величинадля конкретных материалов и для конкретного этапа технологического маршрута известна на основании заранее проведенных контрольных технологических испытаний. Как правило, в существующей технологии производства печатных плат величинаможет составлять величину порядка 100 . Зададим погрешность экспонирования Е не более 2,5 мкм. Тогда в соответствии с выражением 2103, где- максимальная ширина полосы в миллиметрах Е - допустимая погрешность совмещения в микронах- максимально возможная разница масштаба пластин пои пов(частей на миллион), максимальная ширина полосы будет равна 22,5103/10050,то есть максимальная ширина полосы экспонируемого кадра не должна превышать 50 мм для обеспечения погрешности совмещения 2,5 мкм. При использовании предлагаемого способа экспонирования погрешность совмещения по координатесведена практически к нулю. А возможная погрешность совмещения по координате , по которой масштаб пластины даже не измеряется, не будет превышать заданную величину Е. Причем максимальная ошибка совмещения будет на краях кадра, где обычно не размещают критичные элементы топологии. Кроме этого, при экспонировании узкой полосой появляется возможность получения точного совмещения для пластин, имеющих неортогональные искажения формы, например, в виде трапеции. В этом случае устройство экспонирования с проекционным объективом, который изменяет масштаб пои , независимо, но имеет форму рабочего поля в виде квадрата или прямоугольника, не сможет обеспечить необходимую точность совмещения. 3 9959 1 2007.12.30 Предложенное техническое решение позволяет повысить производительность степпера и точность совмещения при экспонировании пластин, имеющих различные искажения формы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4