|
|
Механизм вертикального подъёма.Механизм служит для подъёма или опускания стола с целью создания плотного контакта и заданного зазора с фотошаблоном. Основным элементом задающим зазор является кулачок, имеющий срез в виде горизонтальных площадок, обеспечивающий зазор от 6 до 50 мкм между пластиной и фотощаблоном, каждое положение кулачка контролируется датчиками. Манипуляторслужит для точного перемещения по взаимно перпендикулярным осям X и У. Шаблонодержательпредназначен для установки фотошаблона (закрепления), некоторого перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях и поворота на угол. Блок освещения (Рис.11.4) В качестве источника осветителя используется ртутно-кварцевая лампа 1, излучение которой рефлектором 2 направляется на зеркало 3 и далее в блок линзовых растров 5. Затвор (4) состоит из круглой пластины, в которой вырезаны сектора, которые при вращении открывают и закрывают путь световому патоку. Вращение обеспечивает управляемый шаговый двигатель. Положение секторов пластины определяют две оптопары (12).
Рис.11.4Схема блока экспонирования. 1 – лампа,2 - рефлектор,3,6-зеркало,4- затвор,5 - линзовые растры,7– конденсор,8- фотошаблон, 9- пластина,10-волокнооптические световоды 11-фотоприемник, 12-оптопары.
Фотоприёмник 7 служит для контроля дозы экспонирующего излучения, конденсор8 устраняет аберрацию. Особенности конструкции. Может эксплуатироваться автономно или в составе линии фотолитографии. Характеристики установки: -производительность установка ЭМ – 576А при длительности экспонирования 5с составляет 160 пластин /ч. -неравномерность освещённости рабочего поля фотошаблона для пластин диаметром 75,100 от 5% до 7%. -погрешность совмещения не более 0,5мкм; -размер минимального элемента 2мкм; Существенный недостаток-быстрый износ фотошаблонов из-за контакта с фоторезистивным слоем. Структура микросхемы и рисунок фотошаблона усложняются, дефектов должно быть на фотошаблоне меньше-этим и обусловлен быстрый выход из строя фотошаблона, а изготовление их требует больших затрат. На повестку дня стал вопрос об резком снижении износа фотошаблонов и влияния их дефектности на качество микроструктур. Данные проблемы помогло решить проекционное экспонирование. Оборудование для совмещения и проекционного экспонирования ЭМ-584А (Рис .11.5) Назначение. Установка предназначена для выполнения операций совмещения и помодульного проекционного экспонирования полупроводниковых пластин при производстве БИС, СБИС и других изделий электронной техники. Принцип действия. В основе работы установки лежит способ последовательной мультипликации уменьшенного изображения шаблона на, предварительно сфокусированную и совмещенную с плоскостью изображения шаблона, пластину, с нанесенным на нее фоторезистивным слоем, ориентированную по специальным знакам совмещения.
Рис.11.5Блочная схема установки для совмещения и проекционного экспонирования ЭМ-584А. 1-блок освещения,2–корпус,3-блок совмещения,4–окуляр,5–плита,6–тумба,7-пульт управления,8-блок автоматической загрузки,9-стойка управления, 10-дисплей. Устройство установки (Рис.11.5) Установка состоит из двух основных частей: -оптико-механического устройства 1,2,3,4,5,6,7,8; -комплекса управляющего 9,10 . Блок освещения 1 установлен на корпусе 2, внутри которого размещены основные элементы оптической системы: датчик положения ПФО и измерительного шаблона, фотоэлектрический микроскоп, входящие в блок совмещения 3, а также датчик фокусировки. Окуляр 4 используется при контроле наличия реперных знаков в поле зрения микроскопа. Основанием установки является тумба 6, на которую через промежуточные вибрационные опоры установлена плита 5. На плите закреплен привод механизма фокусировки, перемещений координатного стола с подложкой в вертикальном положении, и портал с держателем объектива-все эти механизмы закрыты кожухами. На переднем торце плиты 5 размещены: пульт управления 7 и блок автоматической загрузки подложки 8. Основные параметры установки проекционного экспонирования: -экспонирование в масштабе 1:10; -разрешение - 0,7 мкм; -длина волны – 435нм; -размер рабочего поля экспонирования – от 5 мм до 20мм; -глубина фокуса - от 1,5мкм до 10мкм; -размер минимального элемента – 1мкм; -диаметр обрабатываемых подложек - 76,100,150 мм; -производительность при диаметре 100мм - 40 пластин/час. Оптико-механическое устройство. Назначение. Оптико-механическое устройство предназначено для транспортировки, ориентации, совмещения и по модульного экспонирования полупроводниковых пластин. Системы установки: -система проекционного экспонирования; -система дифрагмирования светового потока; -координатная система; -система совмещения; -система автофокусировки; -система загрузки пластин; -система смены и базирования шаблонов; -система питания Важнейшим элементом проекционной системы является объектив. Объектив должен иметь минимальную аберрацию, высокую разрешающую способность, большое рабочее поле, обеспечивать по всему полю постоянный масштаб увеличения и разрешения. Подложка после предварительной ориентации по базовому срезу поступает на вакуумный держатель пластин координатного стола. Координатная измерительная система (Рис.11.6,11.7). Назначение. Координатная система предназначена для осуществления точных перемещений координатного стола по двум ортогональным координатам (Х,У) и в небольших пределах, по углу (α) и контролирует положение координатного стола с подложкой относительно проекционного объектива. Принцип действия. Принцип действия основан на преобразовании механических перемещений стола в электрические сигналы, которые используются для управления приводом стола. Координатная система состоит из: -ЭВМ-задает команды на перемещение индуктора координатного стола. -устройство измерений линейных перемещений-измеряет перемещение -вычислитель координат центра стола - вычисляет коды координат X, У, а центра стола из исходных координат XI, У1, У2 по формулам У=(У1+У2)/2; а=(У1-У2)/2;Х=Х1-а. -устройство сопряжения-осуществляет электрическое (уровни сигналов) и временное согласование канала МПУ с выходами вычислителя координат центра стола. -микропрограммное устройство-реализует микропрограммы управления столом по координатам X,У, а. Результатом выполнения микропрограммы являются вычисленные значения кодов ошибки положения, которые записываются в соответствующие регистры ячеек МРК и МФК. -индуктор-объект управления. Измерение перемещений координатного стола осуществляется с помощью трёх датчиков линейных перемещений и устройств преобразования электрического сигнала в пространственной фазе муаровой картины в цифровой код. Точная ориентацияпроизводится на координатном столе относительно измерительного шаблона по двум знакам совмещения максимально удаленным от центра пластины Фотоэлектрический микроскоп фиксирует совмещение знаков совмещения на подложке и проецируемых на неё через объектив знаков на измерительном шаблоне. В момент совмещения знаков микроскоп даёт сигнал координатной измерительной системе для отсчёта и запоминания координат знаков. После точной ориентации измеряются координаты всех девяти знаков совмещения подложки. По результатам измерения мини ЭВМ рассчитывает и запоминает коэффициенты масштабных искажений в участках подложки ,коэффициенты не ортогональности осей X и У, задаваемых знаками. Это позволяет учесть возможность деформации подложки.
Рис.11.6Схема координатной измерительной системы.
Рис.11.7Схема датчика координатной измерительной системы 1-Дифракционная решетка,2- стол,3-держатель,4-уголковый отражатель,5,8-отражающие зеркала,6- датчик,7- гелио -неоновый лазер,9 –телескопический расширитель лазера,10 - лазерный луч,11 - выходной пучок,12, 13, 14 - светоделительные зеркала,15 линзы,16 – растры,I - вспомогательный канал,II, III — рабочий канал Система включает в себя два канала преобразования перемещений по оси У и один канал по оси X, что позволяет контролировать также угловой разворот стола 2. Все три преобразователя перемещений построены идентично, каждый из них содержит лазерный излучатель 7 , прозрачную дифракционную решётку 1 , уголковый отражатель 4, закреплённый на держателе объектива 3, датчик 6, зеркало 5. В среднем датчике используется также отклоняющие зеркала 8. Луч He-Ne лазера после телескопического расширителя 9 проходит сквозь отверстие датчика 6 и под углом 42' к горизонтальной плоскости падает на дифракционную решётку 1. Дифракция лазерного луча на решётке приводит к появлению нескольких максимумов освещённости, расходящихся под разными углами φ к направлению падения лазерного луча. Так при d= 4 мкм для используемого лазерного излучения максимум нулевого порядка совпадает с лазерным лучом, максимумы 1,2 порядков составляют с этим направлением углы 9 и 18° соответственно. Пучки расходящиеся под углом 9° отражаются от зеркальных поверхностей угловых отражателей 4, закреплённых на неподвижном держателе объектива, и возвращаются на дифракционную решётку. После повторной дифракции образуются максимумы 1 -го порядка, формирующие пучок 11, лучи которого когерентны и они интерферируют между собой, образуя систему интерференционных полос максимальной и минимальной освещённости, пространственную фазу муаровой картины . Светоделительные зеркала 12,13,14 направляют пучок 11 на линзу 15 вспомогательного (I) и двух рабочих(II и III) каналов датчика 6. Линзы 15 фокусируют пучок на светочувствительных площадках фотодиодов датчика. В каналах II и III перед линзами установлены растры 16. Они выполнены в виде наборов прозрачных и непрозрачных линий одинаковой ширины с шагом 1 мм, установленных параллельно интерференционным полосам пучка 11. При смещении интерференционных полос поперёк растров происходит модуляция светового потока, попадающего в фотоприёмник. Это приводит к появлению синусоидальной переменной составляющей в сигнале фотоприёмника. Для контроля направления перемещения стола переменные составляющие должны иметь фазовый сдвиг, равный 90°. Такой сдвиг обеспечивается за счёт смещения растра, установленного в канале III в направлении, перпендикулярном направлению штрихов. При настройке системы ширину интерференционных полос можно регулировать разворотом уголкового отражателя 4. Координатный столустановки выполнен на базе линейного шагового двигателя (ЛШД). Принцип действия линейного шагового двигателя (Рис.11.8) основан на непосредственном преобразовании электромагнитной энергии в поступательное перемещение индуктора, размещенного на магнитной воздушной подвеске над плоской плитой статора.
Рис. 11.8Схемадвух координатного линейного шагового двигателя. 1-индуктор,2–канавки ,3-плита из диабаза, статор координатного стола,4–лист из магнитомягкой стали, 5–жиклер,6-обмотка,7-магнит.
Статор3 изготовлен из диабаза с наклеенным на нем листом из магнитомягкой стали 4, на верхней поверхности которого вдоль осей X и У нарезании канавки 2. Канавки заполнены немагнитным компаундом, после чего проводится шлифовка, обеспечивающая плоскопараллельность не хуже 5 мкм. Индуктор 1 выполнен в виде группы магнитов 7, заключённых в общий корпус. Магнитопроводы 6,9 и обмотки управления 5,8,(Рис.11.10) предназначены для управления перемещением и позиционированием индуктора относительно пластины статора(Рис.11.9), используя сила магнитного взаимодействия между ними. Зазор между индуктором 1 и листом 4 (15-25 мкм.) создаётся благодаря уравновешиванию сил притяжения, создаваемых постоянными магнитами 7 и сил отталкивания, создаваемых сжатым воздухом, подаваемым под давлением 3*105 Па. через жиклер 5. Это обеспечивает исключение механического трения и точность позиционирования.
Рис.11.9Схема размещения индуктора на статоре. 1-индуктор,2-магнитопровод Y,3-канавки,4-магнитопровод X.
Рис.11.10Схема этапов работы ЛШД 1,2,3,4 –зубья,5,8 – обмотка возбуждения,6 - магнитопровод обмотки А,7 - постоянный магнит, 9 - магнитопровод обмотки В,s- период зубчатой структуры пластины.
При возбуждении обмотки управления А магнитный поток постоянного магнита переключается в зубец 2, который устанавливается против зубца пластины. Отключение обмотки А и возбуждение обмотки В приводит к переключении магнитного потока в зубец 3 и перемещению индуктора вправо на ¼периода зубчатой структуры пластин. При изменении направления тока в обмотке А и отключении тока в обмотке В магнитной поток снова перемещается в зубец 1, а индуктор перемещается вправо на ¼периода зубчатой структуры пластины. Далее изменяется направление тока в обмотке В и отключается ток в обмотке А. Магнитный поток переключается в зубец 4, индуктор перемещается вправо на ¼периода зубчатой структуры пластины. Затем коммутация обмоток управления повторяется в том же порядке, обеспечивая движение индуктора вправо. Для передвижения влево изменяется порядок коммутирования обмоток управления. Перемещение индуктора вдоль оси У осуществляется аналогично, только коммутируется магнитопровод по У (Рис.11.9). Дискретность перемещений может быть повышена за счёт квантования тока в обмотках управления, например четырёхфазный ЛШД с периодом зубчатой структуры 480 мкм и числом уровней квантования 48 будет иметь шаг перемещения 10 мкм. Регулировка частоты питающего тока позволяет обеспечить разгон и торможения индуктора с ускорением 9.8 м/с2 при максимальной скорости перемещения 100-300 мм/с. Система совмещения(Рис.11.11,11.12) Назначение. Система совмещения предназначена для измерения координат знаков совмещения полупроводниковой пластины. Измерение координаты X и У знака совмещения полупроводниковой пластины осуществляется за один регулировочный и один измерительный проход, при которых знак совмещения постоянно находится в поле зрения датчика совмещения. Элементы системы: -проекционный объектив "Бинар-404"-переносит уменьшенное изображение промежуточного фотооригинала на пластину. -шаблон измерительный-строит с помощью объектива изображение датчика совмещения (ДС). -ЭВМ-задаёт перемещение стола ,точку начала измерений; -задаёт регулировочный проход стола, во время которого подаёт команды "Компенсация"и "Нормализация", -подаёт команды микропрограммному устройству(МПУ) "Измерение X" и "Измерение У"; -вычисляет значение координат X и У знаков совмещения на основании данных, полученных из микропрограммного устройства по окончании измерения. -микропрограммное устройство-задаёт координаты точек измерения; считывает из аналого-цифрового преобразователя (АЦП)значения кодов и реализует программу цифровой фильтрации. -осветитель датчика совмещения-освещает с помощью шаблона измерительного знака совмещения на полупроводниковой пластине. -фотоприёмник-преобразует световой поток, отражённый от знака на полупроводниковой пластине, в электрический сигнал. -Ячейка датчика постоянной составляющей (ДФПС)-преобразует цифровые коды регистров чувствительности ФЗУ в постоянные напряжения, используемые для питания преобразователей фотоприёмника датчика совмещения (ДС). -ячейки ДС-2-нормализуют параметры сигналов фотоприёмников. -ячейки АЦП-10-преобразует аналоговые сигналы, полученные на ячейках ДС-2, в цифровую форму. -ячейки устройства координатного сравнения (УКС-1)-вырабатывают сигналы Система совмещения установки выполнена на базе фотоэлектрического микроскопа (ФЭМ). 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
