DE2649687A1

DE2649687A1 - Maskenfotouebertrager

Info

Publication number: DE2649687A1
Application number: DE19762649687
Authority: DE
Inventors: Georges Pircher
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: JPS5255472A; FR2330030A1; NL7612028A; GB1556028A; US4084903A; FR2330030B1

Description

Auf dem Gebiet der Halbleiter stellt sich das Problem, auf ein und dasselbe Plättchen mehrere Bilder mit sehr kleinen Abmessungen alle gleich und mit hoher Auflösung zu übertragen. Es ist, um einen Anhaltspunkt zu geben, erforderlich, auf ein und demselben Plättchen, dessen Hauptabmessungen 10 cm (typisch sind 3 Zoll oder 75 mm) nicht überschreiten, Zeichnungen anzuordnen, die eine Auflösung von 1 jum haben. Das Problem ist aus folgenden Gründen schwer zu lösen:

In dem Fall, in welchem für das Auftragen der Masken optische Vorrichtungen benützt werden, was insbesondere Gegenstand der

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Erfindung ist, liegt bei den benutzten Wellenlängen die Schärfentiefe in der Größenordnung von - 2 jum.

Die Schnittflächen von Halbleitern und insbesondere von Silicium weisen Wölbungen auf, die 10 jum erreichen können, selbst wenn ihre neutrale Faser als eben angenommen wird. Daraus resultiert das Bedürfnis, einen ausreichenden Zwischenraum zwischen der Schnittfläche und der optischen Vorrichtung zu haben, um die Gefahr einer Verschlechterung auszuschalten.

Schließlich ist es erwünscht, Zeichnungen aus Strichen von 1 um zu projizieren.

Der erfindungsgemäße hochpräzise Maskenfotoubertrager gestattet, diese Probleme zu lösen.

Der erfindungsgemäße Maskenfotoubertrager enthält eine Lichtquelle und ein Objektiv, dessen Vergrößerung kleiner als 1 ist und vorzugsweise in der Größenordnung von 1/10 liegt und das das Bild einer Maske auf eine Probe projiziert, die durch einen Objektträger abgestützt ist, welcher mit einem Tisch fest verbunden ist, der Einrichtungen aufweist, mittels welchen gewisse Bereiche der Probe nach Belieben vor das Objektiv gebracht werden können.

ist vor allem dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv mit pneumatischen Fühlern fest verbunden ist und daß der

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Objektträger über wenigstens drei piezoelektrische Stäbe auf dem Tisch ruht, die Spannungen aus den pneumatischen Fühlern empfangen, um bei jeder Aufnahme den Mittelpunkt: der zu bedruckenden Zone in den Mittelpunkt des von dem Objektiv gelieferten Bildes und die Ebene der Zone in die Ebene des Bildes zu bringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbei

spiels des Fotoübertragers nach der Erfindung ,

Fig. 2 eine Schnittansicht der Anordnung aus

Objektträger und Objekt,

Fig. 3 eine Endansicht der Austrittsfläche der

optischen Vorrichtung,

Fig. 4 das Schema eines pneumatischen Differenz

fühlers,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Objekt

trägers und der piezoelektrischen Stäbe,

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Fig. 6 eine Erläuterungsskizze,

Fig. 7 das Schaltbild der elektrischen Steuerung

der Stäbe, und

Fig. 8 das Schaltbild der dem Fotoübertrager

zugeordneten elektronischen Anordnung.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel des Fotoübertragers nach der Erfindung. Er enthält ein Gestell 1, das an seinem oberen Teil eine optische Vorrichtung 2 trägt, die aus einem nicht dargestellten Okular und aus einem Objektiv S besteht. Diese optische Vorrichtung ist ihrerseits mit einer zylindrischen metallischen Vorrichtung 4 fest verbunden, welche vier Leitungen 51 bis 54 enthält, von denen zwei dargestellt sind. Diese Leitungen dienen zum Speisen der pneumatischen Fühler, deren Zweck weiter unten erläutert ist. Ein Objektträger 5, der seinerseits mit einem System von Röhren 6 versehen ist, ist mittels einer Anordnung von Stäben 7, die aus einem Stapel von piezoelektrischen Keramikplatten gebildet sind, durch einen Tisch 8 abgestützt, dessen Verschiebungen durch ein Motorsystem 9 gesteuert-werden und der über.Rollen 20 auf dem Boden des Gestells 1 ruht.

Von diesen Stäben sind als Minimum drei vorhanden. Ihre Anzahl kann größer sein und beispielsweise vier betragen.

Der Objektträger trägt die zu bedruckende Probe 11. Diese hat

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einen Durchmesser in der Größenordnung von 100 mm und eine Dicke von etwa hundert Mikrometern. Eine Pumpe 12 hält eine Druckdifferenz zwischen dem Objektiv und der Unterseite des Objekts aufrecht. Über das Leitungssystem 6 wird auf diese Weise das Objekt auf den Objektträger gedruckt und dadurch seine neutrale Faser im wesentlichen eben gemacht (Fig. 2).

Ein Motorsystem 9 verschiebt den Tisch derart,daß die verschiedenen Flächen der Probe vor das Obj ektiv gebracht werden. Dieses projiziert auf das Siliciumplättchen das Bild einer Maske 10, die aus einer Anordnung von Linien gebildet ist, welche, im Maßstab 1/10 verkleinert, auf dem Objekt Linien mit einer Dicke in der Größenordnung eines Mikrometers ergeben. Das so wiedergegebene Bild hat Querabmessungen in der Größenordnung eines Zentimeters.

Fig. 3 zeigt die Austrittsfläche des Objektivs mit ihren vier Öffnungen 101 bis 104, die an den Enden von zwei zueinander senkrechten Durchmessern angeordnet sind und durch die hindurch Gasströme zirkulieren, deren Zweck weiter unten erläutert ist.

Fig. 4 zeigt einen pneumatischen Fühler, der in dem Fotoübertrager nach der Erfindung benutzt werden kann. Dieser Fühler ist ein Differenzfühler. Seine Wirkungsweise beruht auf der

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Tatsache, daß ein Hindernis an dem Ausgang einer Gasleitung den Durchsatz derselben ändert. Diese Durchsatzänderung führt zu einer Druckänderung, die um so größer ist, je näher sich das Hindernis bei der Auslaßdüse befindet.

Der in Fig. 4 dargestellte Fühler ist ein Differenzfühler. Zwei Röhren 31 und 32 empfangen ein Fluid mit demselben Druck. Diese Röhren geben das Fluid an zwei gleiche Kammern 41 bzw. 42 und an zwei Düsen 51 bzw. 52 ab.

Die Düse 52 ist durch einen einstellbaren Schieber 53 verschlossen. Dieser Schieber ist die Ursache dafür, daß sich in einer Röhre 62, die von der Düse 52 wegführt, ein. bekannter und gemessener Bezugsdruck P aufbaut. Die Düse 51 leitet

den Gasstrom auf das Hindernis, bei welchem es sich um die Oberfläche des Siliciumplättchens handelt. Der zu messende

Druck P₁ „ ist von dem Abstand ζ zwischen dem Ausgang der M

Düse 51 und dem Plättchen abhängig. Die beiden Röhren 62 und 61 münden in einem Hohlraum 70, in welchem eine elastische Membran 71 angeordnet ist. Diese Membran verformt sich unter der Einwirkung der Druckdifferenz P_ - P

R M

Diese Verformung verursacht eine Impedanzänderung der beiden Stromkreise, die durch zwei Wicklungen 81 bzw. 82 gebildet sind, welche in einem den Hohlraum 70 abschließenden Metallteil angeordnet sind. Daraus folgt, daß diese beiden Stromkreise,

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die dieselbe Eingangsspannung V empfangen, Ausgangsspannungen

\/ bzw. V- haben, und es gilt Z = f (V_ - V₁/). R M ^R iw

Die verwendeten Drücke Hegen in der Größenordnung von 200 Millibar. Der Bezugsdruck wird so eingestellt, daß sich ein Fehlersignal Null für den gewählten Abstand zwischen dem Fühler und der Bildebene ergibt, also beispielsweise für bis 30 .um.

Dieser Aufbau gestattet, die Einflüsse des Speisedruckes zu eliminieren.

Das System erlaubt, vier Spannungen V , V₀, V3, V zu gewinnen_; die zu den vier Drücken P - P bzw. P - P bzw.

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P - P bzw. P - P proportional sind (vgl. Fig. 7).

Bei jedem Bedrucken des Plättchens bringt der durch sein Motorsystem 9 gesteuerte Tisch 8 die zu bedruckende Zone (Fig. 5) unter das Objektiv. Es ist aber bekannt, daß die SiHciumplättchen mit den benutzten Abmessungen (in der Größenordnung von 100 mm) Wölbungen haben, deren Tiefe 10 um erreichen kann.

Es stellt sich das Problem, die zu bedruckende Zone des Plättchens in die Bildebene des Objektivs zu bringen (vgl. Fig. 6).

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Es kann gezeigt werden, daß die Summe der vier Drücke P , P , P und P , die von den vier pneumatischen Differenzfühlern geliefert werden, der Abstand ΔΖ zwischen der Bildebene und der Ebene des Plättchens an dem Ort der zu bedruckenden Zone ist.

Das wird durch die Gleichung

AZ=Z-Z₀ = K₁ (P₁ +P₂₊P_{3 +} P₄) ausgedrückt.

Ebenso kann gezeigt werden, daß, wenn α und α (vgl. Fig. 6) die Winkel der Ebene der zu bedruckenden Zone mit den beiden zu der Bildebene parallelen rechtwinkeligen Achsen sind, die durch die Mittelpunkt der Öffnungen 101 und 103, 102 und 104 hindurchgehen, gilt:

CL ""~* i\ Ii "™" ι J* Cl ~~ r\ it "*~ I 1«

Eine elektronische Schaltung 200 (Fig. 7) empfängt die vier Ausgangsspannungen V , V , V , V der pneumatischen Fühler und bildet daraus drei Fehlerspannungen U , U und U , die über drei Verstärker 201 , 202 und 203 an die drei piezoelektrischen Stäbe 7 angelegt werden.

Das Gesamtschaltbüd der zugeordneten elektronischen Anordnung ist in Fig. 8 dargestellt.

Die Anordnung enthält einen Rechner 1 000, von dem ein Ausgang über Motoren 1 001 die Bewegungen des Tisches 1 002 und ein

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anderer Ausgang das Aufleuchten der Lichtquelle 1 003 steuert. Die Anordnung aus der Lichtquelle 1 003, der Maske 1 004, dem Objektiv 1 005 und den Fühlern 1 006 ist fest. Eine Korrektureinrichtung 1 007, bei welcher es sich um die von Fig. 7 handelt, korrigiert die Bewegungen des Objektträgers durch die Einwirkung auf die Stäbe, wie weiter oben beschrieben. Selbstverständlich bieten sich im Rahmen der Erfindung gewisse Möglichkeiten der Abwandlung des Fotoübertragers.

Es sei unterstrichen, daß in der oben beschriebenen Anordnung ein Tisch benutzt werden kann, der mit hoher Geschwindigkeit verschiebbar ist, beispielsweise mit 25 mm/s.

Die Zeitkonstante der Objektträgereinrichtung soll mit dieser Geschwindigkeit kompatibel, d.h. kleiner als eine Zehntelsekunde sein.

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Claims

Patentansprüche :

1 . Maskenfotoübertrager mit einer Lichtquelle und mit einem Objektiv, dessen Vergrößerung deutlich kleiner als 1 ist und das das Bild der Maske auf eine Probe projiziert, die durch einen Objektträger abgestützt ist; welcher mit einem Tisch fest verbunden ist, der mit Verschiebeeinrichtungen versehen ist, mittels welchen nach Belieben gewisse Bereiche der Probe vor das Objektiv gebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv mit pneumatischen Fühlern fest verbunden ist und daß der Objektträger über wenigstens drei piezoelektrische Stäbe auf dem Tisch ruht, wobei die Stäbe aus den pneumatischen Fühlern Spannungen empfangen, um bei jeder Aufnahme den Mittelpunkt der zu bedruckenden Zone in den Mittelpunkt des von dem Objektiv gelieferten Bildes und die Ebene der Zone in die Ebene des Bildes zu bringen.
2. Fotoübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Fühler Differenzfühler sind und Düsen enthalten, die in der Nähe der Austrittsebene des Objektivs angeordnet sind und sich an den Ecken eines Quadrats befinden, das in einer zu der optischen Achse senkrechten Ebene und. mit seinem Mittelpunkt auf dieser Achse liegt.
3. Fotoübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Faser der Probe durch Andrücken an den

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Objektträger eben gemacht ist.
4. Fotoübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger mit einer Pumpe verbundene Leitungen zur Erzeugung eines Unterdruckes und zu dem Andrücken der Probe enthält.
5. Fotoübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe ein Halbleiterplättchen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 10 cm ist und daß das Objektiv eine Vergrößerung in der Größenordnung von 1/10 hat.

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