Широкопольная экспонирующая система

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО (УП КБТЭМОМО)(72) Авторы Матюшков Владимир Егорович Райхман Яков Аронович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО (УП КБТЭМ-ОМО)(57) 1. Широкопольная экспонирующая система, содержащая корпус, координатный стол пластины, координатный стол шаблонов, шторчатую диафрагму, осветительную систему с источником экспонирующего излучения и затвором, расположенные на корпусе проекционный объектив, лазерные интерферометры контроля координатных столов, систему фотоэлектрических датчиков для совмещения изображения на пластине с изображением на шаблоне и их автоматической фокусировки и систему электронного управления, отличающаяся тем, что координатные столы пластины и шаблонов содержат каретки линейных перемещений, а также поворотные каретки, установленные с возможностью поворота на угол 270 и содержащие по четыре группы знаков совмещения, включающие, по меньшей мере, по два знака каждая, расположенные на поворотной каретке координатного стола шаблонов против каждой из сторон квадрата, образованного размещенными на ней шаблонами, а на поворотной каретке координатного стола пластины знаки совмещения расположены на ее периферии, вне экспонируемой пластины, при этом координатный стол шаблонов имеет сквозные отверстия, расположенные в местах установки шаблонов так, что при перемещении координатного стола по линейным осям свет от осветительной системы может проходить через любой участок рабочей зоны любого шаблона. 4983 1 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ход координатного стола пластины по координатным осям составляет менее половины размера поля экспонирования по обеим координатным осям на величину двойного размера максимального поля изображения по соответствующей координатной оси, а ход координатного стола шаблонов по координатным осям меньше расстояния между точками рабочего поля шаблонов, располагаемых вдоль какой-либо координатной оси, на величину двойного размера максимального поля изображения по соответствующей координатной оси. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что ось поворотной каретки координатного стола пластины смещена к одному из углов каретки линейных перемещений. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что шаблоны, каждый или группами, размещены на поворотной каретке координатного стола шаблонов с разной взаимоперпендикулярной или одинаковой ориентацией по координатным осям.(56)2658 1, 1999.4708466 , 1987.4748477 , 1988.4998134 , 1991. Изобретение относится к технологическому оборудованию, в частности к особо прецизионному оборудованию для производства плоскопанельных дисплеев (ППД), технология производства которых включает процессы фотолитографии, требующие проекционного экспонирования в производстве больших плоскопанельных дисплеев, размеры которых превышают технически реализуемые размеры поля проекционной оптики. Известно устройство широкоформатного экспонирования (см. патент РБ 2561, 1996 г.),содержащее корпус и установленные на нем оптическую проекционную систему формирования изображения, координатный стол с заданным полем перемещения, снабженный приводами и оптическими отсчетными устройствами точного перемещения по координатным осямиотносительно оптической проекционной системы в пределах хода стола,поворотную каретку, установленную на координатном столе с возможностью поворота на 180, два фотоэлектрических датчика контроля точности поворота каретки, закрепленных на корпусе вдоль одной из координатных осей ее перемещения, и два элемента наведения датчиков, закрепленных на каретке, причем координатный стол расположен относительно проекционной системы так, что при его нахождении в центре поля перемещений изображение отстоит от края каретки на расстоянии, равном половине хода координатного стола. Ближайшим прототипом является широкоформатная система экспонирования (см. патент РБ 2658, 1996 г.), содержащая корпус с закрепленной на нем оптической проекционной системой с источником экспонирующего излучения, затворами и проекционным объективом, шторчатую диафрагму, координатный стол пластин с лазерными интерферометрами, систему фотоэлектрических датчиков для совмещения пластины с изображением и его автоматической фокусировки, координатный стол шаблонов с лазерными интерферометрами, промежуточный объектив, по меньшей мере, датчик предварительного и датчик точного совмещения шаблона. Недостатком известных систем экспонирования являются практически неразрешимые трудности создания такого оборудования для пластин размером более одного метра. Задачей изобретения является достижение возможности экспонирования полей больших размеров при меньшем ходе координатного стола пластин и меньшей требуемой площади под проекционным объективом. Поставленная задача достигается тем, что широкопольная экспонирующая система содержит корпус, координатный стол пластины, координатный стол шаблонов, шторча 2 4983 1 тую диафрагму, осветительную систему с источником экспонирующего излучения и затвором, расположенные на корпусе проекционный объектив, лазерные интерферометры контроля координатных столов, систему фотоэлектрических датчиков для совмещения изображения на пластине с изображением на шаблоне и их автоматической фокусировки и систему электронного управления. Координатные столы пластины и шаблонов содержат каретки линейных перемещений, а также поворотные каретки, установленные с возможностью поворота на угол 270 и содержащие по четыре группы знаков совмещения, включающие, по меньшей мере, по два знака каждая, расположенные на поворотной каретке координатного стола шаблонов против каждой из сторон квадрата, образованного размещенными на ней шаблонами, а на поворотной каретке координатного стола пластины знаки совмещения расположены на ее периферии, вне экспонируемой пластины, при этом координатный стол шаблонов имеет сквозные отверстия, расположенные в местах установки шаблонов так, что при перемещении координатного стола по линейным осям свет от осветительной системы может проходить через любой участок рабочей зоны любого шаблона. Ход координатного стола пластины по координатным осям составляет менее половины размера поля экспонирования по обеим координатным осям на величину двойного размера максимального поля изображения по соответствующей координатной оси, а ход координатного стола шаблонов по координатным осям меньше расстояния между точками рабочего поля шаблонов, располагаемых вдоль какой- либо координатной оси, на величину двойного размера максимального поля изображения по соответствующей координатной оси. Ось поворотной каретки координатного стола пластины смещена к одному из углов каретки линейных перемещений. Шаблоны, каждый или группами, размещены на поворотной каретке координатного стола шаблонов с разной взаимоперпендикулярной или одинаковой ориентацией по координатным осям. Суть изобретения поясняется чертежом, где изображена предлагаемая система (общий вид). Широкопольная экспонирующая система содержит основание, выполненное в виде рамы 1 и опорных столбиков 2, на которые через амортизаторы 3 опирается корпус 4 и держатель 5. На держатель 5 через три привода 6 в трех точках опирается основание 7 координатного стола пластины, состоящего из каретки линейных перемещений 8 и поворотной каретки 9, которая может совершать поворот на угол не менее 270. Лазерные интерферометры 10 контроля перемещения координатного стола пластины, датчики совмещения (базирования) 11 контроля положения поворотной каретки 9, датчики фокусировки 12 контроля положения координатного стола по вертикали и лазерные интерферометры 13 контроля перемещения координатного стола шаблонов закреплены на корпусе 4. Датчики совмещения 14 и фокусировки 15 координатного стола шаблонов и проекционный объектив 16 также закреплены на корпусе 4. Датчики 11 и 14 совмещения,12 и 15 фокусировки координатных столов пластины и шаблонов составляют единую систему и расположены вблизи проекционного объектива 16. На корпусе 4 через приводы 17 в трех точках опирается основание 18 координатного стола шаблонов, который содержит каретку линейных перемещений 19 и поворотную каретку 20, которая может совершать поворот на угол не менее 270. На корпусе 4 над координатным столом шаблонов закреплена шторчатая диафрагма 21 и осветитель,содержащий источник экспонирующего излучения 22, затвор 23 и оптические элементы 24. Между шторчатой диафрагмой 21 и координатным столом шаблонов может находиться оптическая система (на чертеже не показана), создающая изображение шторок диафрагмы вблизи рабочей поверхности шаблона. Все механизмы системы управляются электронным устройством управления 25. 3 4983 1 Работает широкопольная экспонирующая система следующим образом. В начале обработки новой партии пластин, соответствующей новому изделию или новому слою литографии того же изделия, производится загрузка необходимых шаблонов на координатный стол шаблонов. Шаблоны загружаются и выгружаются на поворотную каретку 20 автоматически с помощью манипулятора, обычно из имеющейся в системе библиотеки (на чертеже не показано). Загрузка (выгрузка) производится на одной позиции вблизи края координатного стола. После загрузки первого шаблона на координатный стол с четырьмя гнездами каретка 20 поворачивается на 90 и загружается второй шаблон. Точность поворота контролируется датчиками совмещения 14 по знакам совмещения. Таким же образом с поворотами на 90 загружается третий и четвертый шаблоны. У координатного стола с восемью гнездами после каждого поворота на 90 загружаются по два шаблона. В результате шаблоны на координатном столе ориентированы по разному. После загрузки шаблонов с помощью датчиков 14 по знакам совмещения, содержащимся на шаблонах, определяются их координатыии угол разворота, которые запоминаются в управляющем компьютере устройства управления 25 и в дальнейшем используются для совмещения с пластиной. Система готова к экспонированию пластин, которые загружаются из кассет или непосредственно с линии обработки специальным загрузчиком или стандартным манипулятором. Экспонируемая пластина 26 загружается на поворотную каретку координатного стола пластины 9. С помощью датчиков совмещения 11 и знаков совмещения, содержащихся на пластине, определяются координатыии угол разворота, которые запоминаются в управляющем компьютере устройства управления 25 и в дальнейшем используются для совмещения. Кареткой 8 координатный стол выводит в зону экспонирования первый квадрант пластины (на чертеже не показано). Ориентации изображений на пластине должна соответствовать ориентация изображений на шаблонах. Для экспонирования первого квадранта пластины кареткой линейных перемещений 19 координатного стола шаблонов под окно шторчатой диафрагмы 21 выводится позиция 1 при четырех шаблонах или одна из позиций 1 и 11 при 8 шаблонах (на чертеже не показано). С помощью приводов 6 и 17 под контролем датчиков фокусировки 12 и 15 пластина и шаблон вводятся в зоны глубины резкости проекционного объектива 16, производится автофокусировка. В соответствии с рабочей программой производится последовательное экспонирование фрагментов с нужных участков определенных шаблонов на соответствующие участки пластины. При экспонировании очередного фрагмента, если он расположен на другом шаблоне, поворотная каретка 20 координатного стола шаблонов поворачивает на позицию 1 нужный шаблон, кареткой линейных перемещений 19, с учетом данных совмещения этого шаблона и пластины, выводит под окно шторчатой диафрагмы 21 нужный участок шаблона, а поворотная каретка 20 компенсирует взаимный разворот пластины и шаблона,шторчатая диафрагма устанавливает заданный размер экспонируемого фрагмента, производится автофокусировка и включается затвор 23. Свет от мощной лампы 22 проходит через затвор 23, оптические элементы 24 осветителя, шторчатую диафрагму 21, через заданный участок шаблона, проекционный объектив 16 и попадает на светочувствительный слой пластины, экспонируя в нем изображение фрагмента. После того, как будут заэкспонированы все фрагменты первого квадранта, поворотная каретка 9 повернет в зону экспонирования второй квадрант, система определит и запомнит в компьютере устройства управления 25 координаты и разворот пластины. Каретка линейных перемещений 19 координатного стола шаблонов приведет к окну шторчатой диафрагмы 21 позицию( илипри восьми шаблонах), чтобы привести в соответствие ориентацию. Повторяется описанный выше порядок экспонирования фрагментов. При переходе на очередной шаблон во время экспонирования одного квадранта требуется поворот каретки шаблонов 20 по меньшей мере на 90 с определением координат и 4 4983 1 разворота по знакам совмещения, на что может потребоваться больше времени, чем при координатном перемещении по линейным осям. В этом случае целесообразно шаблоны ориентировать в одном направлении и каретку 20 поворачивать только при каждом повороте каретки 9 координатного стола пластины. Это потребует несколько более сложную систему загрузки шаблонов, но может существенно повысить производительность. Предложенное техническое решение позволит экспонировать поля больших размеров при малом ходе координатного стола пластин и малой требуемой площади под проекционным объективом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5