Наиболее универсальным методом изготовления точных эталонных фотошаблонов (эмульсионных или металлизированных), получившим широкое практическое применение в технологии полупроводникового производства, является первый метод, совмещающий процессы шагового размножения отдельного изображения с окончательным уменьшением до необходимого размера на специальных прецизионных фотокамерах, получивших название фотоповторителей.
Конструктивно фотоповторитель представляет камеру проекционной фотопечати уменьшенных в определенном масштабе изображений объекта (промежуточного оригинала) на пластину со светочувствительным слоем. Эта фотопластина механически перемещается в плоскости изображений и периодически при достижении ею определенной координатной позиции на пластину экспонируется рисунок структуры. Местоположение каждой позиции определяется прецизионной измерительной системой отсчета текущих координат и задается путем ввода специальной программы мультипликации.
Схема однопозиционного повторителя: 1 – источник света, 2 – конденсор, 3 – промежуточный ФШ, 4 – объектив, 5 – фотопластина, 6 – координатный стол, 7 – измерительная система, 8 – система экспонирования.
В ряде случаев с целью повышения производительности процесса мультипликаций и повышения степени совмещаемости фотошаблонов в комплекте широко используются многопозиционные фотоповторители (рис. 9.3). При этом несколько проекционных систем (обычно четыре, шесть или девять) компонуются в один блок, состоящий из заданного числа автономных осветительных и оптических узлов, размещенных над одним прецизионным координатным столом и работающих одновременно.
Схема многопозиционного фотоповторителя
Комплект светочувствительных фотопластинок устанавливается в кассеты, которые размещены на координатном столе таким образом, что под каждой проекционной системой располагается соответствующая фотопластинка. В проекционные системы фотоповторителя одновременно устанавливается набор промежуточных оригиналов, содержащих различные по топологии и изготовленные в соответствующем масштабе изображения структур. Все это позволяет оперативно изготовить комплект фотошаблонов (практически за один или два рабочих процесса) с достаточно высокой степенью совмещаемости, так как все фотошаблоны комплекта, изготовленные одновременно, будут иметь одинаковые шаговые погрешности.
Здесь следует подчеркнуть, что метод одновременной мультипликации, с одной стороны, снижает величину несовмещаемости фотошаблонов, вызванную шаговой погрешностью фотоповторителя, с другой стороны, приводит к появлению других погрешностей, ухудшающих совмещаемость фотошаблонов в комплекте. Это, прежде всего, разномасштабность и неидентичность остаточных аберраций объективов, используемых на разных тубусах, а также некоторое «рыскание» координатного стола при движении, вызванное непрямолинейностью направляющих.
Современный фотоповторитель, как правило, состоит из системы прецизионного координатного стола, проекционной системы экспонирования и электронного пульта управления. В систему точного перемещения координатного стола входит собственно координатный стол с механизмами привода и измерительное устройство отсчета перемещений стола.
Двухкоординатный прецизионный стол располагается на массивной металлической станине или гранитной плите, обеспечивающей эффективную защиту от вибраций как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, а также от влияния кратковременных колебаний температуры на элементы конструкции механической системы. Собственно координатный стол состоит из двух установленных один на другой координатных столиков, независимо перемещающихся по направляющим во взаимно перпендикулярных направлениях.
В последнее время был разработан ряд фотоповторителей, использующих направляющие стола с гидростатическими и аэростатическими подшипниками.
Высокие требования к точности фотошаблонов привели к необходимости создания специальных датчиков перемещения координатных столов фотоповторителей. На координатном столе, смещение которого должно быть точно измерено, размещается периодическая структура в виде дифракционной решетки. Смещение данной решетки вызывает генерацию электрического сигнала с соответствующей периодичностью в измерительной системе с фотоприемниками, закрепленной на станине.
Измерение такого перемещения можно произвести путем электронного считывания числа периодов сигнала или долей периода.
Рис. Система измерения перемещений стола с непосредственным отсчетом: 1— матрица фотодиодов, расположенная в плоскости изображения дифракционной решетки; 2 — полупрозрачное зеркало; 3 — конденсорная система; 4 — отражательная дифракционная решетка; 5 — источник света; 6 — объектив.
Высокая точность, обеспечивающая сочетание экстремальной разрешающей способности с требуемой воспроизводимостью позиционирования современных фотоповторителей, может быть реализована при применении измерительных систем с лазерными интерферометрами.
Рис. Лазерная интерферометрическая система измерения перемещений: 1—трехгранная призма, закрепленная на подвижном столе; 2 — луч; 3 — наблюдатель; 4 — неподвижное зеркало; 5 — устройство разделения луча; 6 — диафрагма; 7 — неподвижное зеркало; 8 — источник света (лазер).
В устройстве для измерения длин шагов с помощью интерферометров происходит интерференция двух лучей света, исходящих из одного источника (Не - Ne лазера с длиной волны излучения λ = 632,8 нм) и направляемых по различным траекториям после прохождения через систему зеркал. Результирующая интенсивность зависит от относительной фазы волн и, следовательно, будет изменяться периодически при изменении длины оптического пути одного из лучей с помощью перемещающегося совместно со столом зеркала (эти два луча интерферируют, усиливая или ослабляя друг друга, результирующая сила света считывается фотоэлементом.). В этом случае разрешающая способность системы отсчета составляет λ/4, т. е. ~ 0,15 мкм на один считанный импульс.
Следует отметить, что использование даже самой точной системы отсчета длин шагов не исключает возможности возникновения погрешностей. Например, стабильность работы систем с лазерным интерферометром во многом определяется изменением барометрического давления окружающей среды, а также изменением влажности атмосферы в зоне прохождения лучей света.
Использование источников непрерывного горения требует остановок координатного стола фотоповторителя на время экспонирования, а длительность экспозиции регулировать с помощью электромагнитного затвора. В то же время разработка специальных импульсных ксеноновых ламп, имеющих достаточную для экспонирования бромосеребряных эмульсий импульсную мощность, позволила создать ряд фотоповторителей с непрерывным движением, координатного стола по оси х. При этом экспонирование может осуществляться во время движения координатного стола без его остановки, что непосредственно связано с производительностью фотоповторителя в целом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.