Совмещение и экспонирование

   Важной частью установки совмещения  и экспонирования является микроскоп.  Отечественные установки оснащены  двупольным микроскопом с увеличением  до 300 раз, в который одновременно  можно наблюдать изображение  двух модулей в разных точках  подложки. Этот микроскоп позволяет  плавно изменять увеличение сменой  объективов.

   Как уже отмечалось, совмещение  и экспонирование выполняют на  одной установке     (рис. 4), при этом подложка 9 с помощью  подающей кассеты 1 перемещается  по конвейеру 2 в устройство  совмещения 3, где точно ориентируется  относительно фотошаблона 4 при  наблюдении в микроскоп 5. После  совмещения микроскоп автоматически  отводится в сторону, на его  место устанавливается осветитель 6 и проводится экспонирование. Затем  подложка подается в приемную  кассету 8 и по конвейеру 7 перемещается  на операцию проявления.

   Осветитель состоит из источника  света, оптического устройства  для создания равномерного светового  потока и затвора дозатора  актиничного излучения.

      В качестве источника света  обычно применяют ртутно-кварцевую  лампу высокого давления ДРШ-350 или ДРШ-500, создающую мощный световой  поток. Излучение такой лампы  лежит в основном в ультрафиолетовой  области спектра (330-440 нм).

   Оптическое устройство создает  поток параллельных лучей, равномерно  освещающих подложку. Разброс освещенности  в пределах рабочего поля подложки  не должен превышать 5 %. При  работе на установке необходимо  принимать меры по защите глаз  от прямого попадания ультрафиолетового  излучения.

   Система затвор-дозатор обеспечивает  точность дозы при экспонировании  не хуже 5 %.

   Режимы проявления слоя фоторезиста зависят от времени экспонирования. Необходимую позицию устанавливают, учитывая тип и светочувствительность фоторезиста, а также толщину его слоя. Оптимальную дозу излучения, обеспечивающую наилучшую четкость изображения, получаемого после проявления, определяют экспериментально.

   Качество изображения оценивают  визуально по наиболее мелким  элементам топологии или специальным  контрольным знакам элементам,  предусмотренным в нем. Поскольку  зазор между шаблоном и подложкой,  а также освещенность распределены  по рабочему полю неравномерно  и носят случайный характер, качество  изображения контролируют на  разных участках подложки.

   Наличие зазора между фотошаблоном  и подложкой вызывает дифракционные  явления, что приводит к искажению  формы и размеров элементов  и обусловлено проникновением  света в область геометрической  тени. Чтобы уменьшить влияние  дифракции при экспонировании, необходимо фотошаблон плотно прижимать к подложке для исключения зазора между ними или сведения его к минимуму.

    Важным оптическим эффектом при  экспонировании является прохождение  ультрафиолетового излучения через  пленку фоторезиста. Световой поток, проходя через слой фоторезиста, рассеивается в нем, а достигая подложки, отражается от нее и возвращается обратно в слой фоторезиста. Дойдя до поверхности фотошаблона, световой поток отражается под углом от его металлизированных непрозрачных участков и через прозрачные участки попадает в слой фоторезиста на подложке.

   Эти отражения светового потока  приводят к нежелательному дополнительному  экспонированию участков слоя  фоторезиста, находящегося под непрозрачными участками фотошаблона. Интенсивность отраженного потока света зависит от коэффициентов отражения подложки и фотошаблона. Для снижения эффекта отражения при контактной фотолитографии используют цветные оксидные фотошаблоны, имеющие малый коэффициент отражения.

                               

              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                         

                                  

                         

      Устройство и работа установки.

1. В основе работы установки лежит принцип совмещения изображений на фотошаблоне и полупроводниковой пластине и переноса изображения с фотошаблона на пластину методами контактного экспонирования без зазора и экспонирование с зазором. 

2. На фотошаблоне имеются прозрачные и непрозрачные элементы, которые по специальным знакам совмещаются с соответствующими элементами на полупроводниковой пластине.

    На  пластине нанесен слой фоторезиста, который при экспонировании через фотошаблон меняет свои химические свойства под прозрачными и непрозрачными элементами фотошаблона и благодаря этому обеспечивает проведение дальнейших технологических операций.

3. На плите шаблонодержателя закреплены две рамки. В правую рамку укладываемся шаблон, а в левую калибрующая пластина толщиной 10 мм. Поворотом рамок вводят в рабочую зону калибрующую пластину или фотошаблон, которые фиксируются на плите шаблонодержателя вакуумом.

4. Полупроводниковая пластина устанавливается на рабочий столик, закрепленный на сферической поверхности, и фиксируется вакуумом. Рабочий столик вместе с пластиной поднимается вверх механизмом вертикальных перемещений до упора в калибрующую пластину, в результате чего происходит выравнивание верхней плоскости полупроводниковой пластины относительно поверхности калибрующей пластины. Затем рабочий столик опускается на установленный зазор. Рамка с калибрующей пластиной на плите шаблонодержателя отводится в сторону, на ее место устанавливается рамка с рабочим фотошаблоном.

5. Совмещение  рисунков фотошаблона и полупроводниковой  пластины производится манипулятором  совмещения, наблюдение за процессом  совмещения производится при  помощи микроскопа.

6. По окончании  совмещения микроскоп поворачивают, устанавливая на его место  отклоняющее зеркало с конденсатором,  и производят экспонирование  от осветителя с лампой ДРКс-500.

   Контроль за временем экспонирования осуществляется дозатором световой энергии.

7. Внешнее управление  работой установки и информация  о ее состоянии осуществляется  с помощью пульта управления. Перечень и назначение органов  управления и средств и индикации,  расположенных на пульте, даны  в таблице. 

 
 
 
 

 

                         Устройство составных частей установки

1. Устройство совмещения и экспонирования предназначено для выполнения основных операций по  совмещению и экспонированию и состоит из блока совмещения, на котором закреплен блок  экспонирования и контроля совмещения 2.
2. Блок совмещения (рис. 3) предназначен для выравнивания пластин по состоянию к фотошаблону,    образование рабочих зазоров совмещения между пластиной и фотошаблоном, получения надежного контакта пластины и фотошаблона обеспечения точных перемещений, как пластины, так  и фотошаблона  в продольном и поперечном направлениях и по углу.

                             

3. Манипулятор предназначен для обеспечения точных перемещений полупроводниковой  пластины по оси Х и У в пределах + 3 мин и углу поворота 4 в пределах + 10⁰.

                     
 

4. Шаблонодержатель предназначен для установки фотошаблона и перемещения его по оси Х, У, в пределах +3 мин и углу поворота 4 в пределах +4⁰. На плите шаблонодержателя  установлены две поворотные рамки с калибрующей пластиной и фотошаблоном.

             

5. Механизм вертикальных перемещений предназначен для обеспечения вертикальных перемещений полупроводниковой пластины.
6. Привод МВП предназначен для обеспечения работы механизма вертикальных перемещений и образования зазора между пластиной и фотошаблоном.
7.                        

Настройка рабочего зазора между фотошаблоном и полупроводниковой пластиной  обеспечивается путем регулировки  потенциометра «Калибровка» ячейки управления расположенной в блоке  управления.

8. Устройство прижима предназначено для (прижима) крепления полупроводниковых пластин на рабочем столе выравнивания пластины относительно фотошаблона, фиксации столика после выравнивания и создания вакуумной зоны при контактном экспонировании.                            

                             

9. Блок экспонирования и контроля совмещения предназначен для контроля совмещения полупроводниковой  пластины с фотошаблоном и последующего ее экспонирования.
10. Микроскоп совмещения предназначен для контроля совмещения фотошаблона с   полупроводниковой пластиной.

Состав  электрооборудования установки  совмещения и экспонирования:

1. Привод МВП грубый;
2. Привод МВП тонкий;
3. Механизм Зазора;
4. Панель пневмооборудования;
5. Датчик расхода воды;
6. Блок управления;
7. Блок экспонирования;
8. Фонарь;
9. Микроскоп совмещения;
10. Пульт управления;
11. Блок питания;
12. Блок поджига;
13. Блок питания лампы ДРКС-500.  

 
 

                               

                                  Материалы и оснастка 

1. Установка совмещения и экспонирования ЭМ – 5026
2. Линия пылезащитная «ЛАДА»
3. Декан
4. Спирт этиловый технический
5. Ткань хлопчатобумажная (бязь)
6. Азот технический газообразный, несжатый, высший сорт
7. Ткань хлопчатобумажная (батист)
8. Фотошаблон – по сопроводительному листу
9. Напальчники резиновые
10. Пинцет со фторопластовыми наконечниками.

 

                            

11. Кассета транспортная
12. Калибратор

 
 
 

         
 
 
 

                      
 
 

                            
 
 
 
 
 

                          Подготовка к работе