RU1775752C - Способ ориентации полупроводниковых подложек по базовому срезу и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : подложку центрируют и начинают вращать, фиксируют уровни сигнала датчика углового положени  подложки в начале и конце электрического импульса регистратора базового среза, остановив подложку, вычисл ют полусумму уровней этих сигналов и поворачивают подложку в обратную сторону до совпадени  уровн  сигнала датчика углового положени  подложки с вычисленной полусуммой. 8 ил.

Description

Изобретение относитс  к производству интегральных микросхем и полупроводниковых приборов и может быть использовано в устройствах дл  проведени  литографических операций на поверхности полупровод- никовых подложек методами фото-, электронно-, ионно- и рентгенолитографии, а также в оборудовании дл  зондового контрол  параметров интегральных микросхем и скрайбировани  дл  ориентации полупроводниковых подложек в базовое положение , определ емое наибольшим боковым сегментным срезом по круговому периметру подложек.

Полупроводниковые подложки (из кремни , германи , арсенида галли  и т.д.), на поверхности которых изготавливают интегральные микросхемы или полупроводниковые приборы имеют на своем круговом периметре р д сегментных срезов. Один наибольший (базовый) соответствует кристаллографической ориентации полупроводниковой подложки и один или несколько меньших , которые позвол ют характеризовать

(обозначить) р д электрофизических (тип материала, электропроводность и др.) параметров полупроводниковых подложек.

По наибольшему сегментному срез/, используемому в качестве базового дл  задани  кристаллографического направлени , относительно которого ориентируетс  топологи  изготавливаемых полупроводниковых структур на поверхности подложки, подложка должна ориентироватьс  в широкой гамме технологического оборудовани  при проведении всей совокупности технологических операций по изготовлению и контролю параметров интегральных микросхем и полупроводниковых приборов.

Известен способ ориентации полупроводниковых подложек в базовое положение , реализованный в устройствах ориентации, в котооом опознание наибольшего среза осуществл етс  сравнением момента вращени , передаоаемспо полупроводниковой подложке приводным роликом с моментом торможени  сепии j ощим при контакте плоского уч стка мзчбольшего

vj

|

СЛ VJ

СЛ

ю

среза подложки с плоским базирующим упором или с двум  роликами. Вращение подложки прекращаетс , когда момент торможени , образующийс  при контакте наибольшего среза с плоским базовым упором или с двум  роликами, превысит момент вращени . Недостатком указанного способа опознани  наибольшего среза подложки и ее базировани   вл етс  низка  надежность , обусловленна  необходимостью нормировать моменты вращени  и торможени  подложки, определ емые усилием прижима подложки к приводному ролику и базовому упору, их коэффициентами трени , колебани ми размеров срезов в пределах допуска, наличием эпитаксиальных шипов и пленок фоторезиста по контуру подложки.

Известен также способ ориентации полупроводниковых подложек, вращение подложки , наход щейс  на воздушной подушке осуществл етс  приводным роликом или боковыми (тангенциальными) воздушными стру ми, а поиск и индентификаци  наибольшего среза подложки осуществл етс  двум  фотоэлектрическими датчиками (зондами ) в виде оптронных пар (излучатель - фотоприемник), расположенных по линии параллельной плоскости базового упора механизма ориентации, световой поток в которых одновременно перекрыт подложкой только лишь при контактировании наибольшего среза подложки, с плоским базовым упором. По сигналу одновременного перекрыти  (срабатывани ) двух датчиков привод вращени  подложки выключаетс  и воздушными стру ми или пружинами она прижимаетс  к базовым упорам механизма базировани , которые определ ют базовое положение подложки, Такому способу ориентации присущи недостатки , вызывающие ненадежную работу устройств ориентации из-за наличи  мелких сколов, искривлени  подложки из-за термодиффузионных процессов и других дефектов (эпитаксиэльные шипы, валики пленки фоторезиста и т.д.) по круговому периметру подложки.

Известен способ, в котором полупроводниковую подложку укладывают на столик соосно и вращают с помощью этого же столика, определ   наибольший срез трем  оптронными парами, имеющими возможность совершать возвратно-поступательное движение и отслеживать край подложки. Недостатком данного способа  вл етс  наличие подвижной след щей системы.

Всем устройствам ориентации, использующим в процессе ориентации контакт с | г;ко8ыми поверхност ми подложек (обкатка роликом,, трение по базовым упорам) и (или)имеющих воздушную подушку, присущ один общий недостаток - большое выделение пыли и других микроскопических частиц , которые попада  на поверхность фоторезиста полупроводниковой подложки вызывают уменьшение процента выхода годных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

0 Наиболее близким по технической сути к предлагаемому  вл етс  способ ориентации полупроводниковых подложек, согласно которому полупроводниковую подложку центрируют, закрепл ют на толике вакуу5 мом и вращают столиком, провод  с помощью преобразовател  развертывающее угловое преобразование кругового периметра со срезами в электрические импульсы и, по наибольшему из них, определ ют наи0 больший боковой срез, середину которого затем совмещают с положением, прин тым за базовое с помощью датчика угла поворота . Исходное положение столика от которого начинают отсчет определ ют с помощью

5 датчика базового положени .

Недостатком данного способа  вл етс  необходимость вращать полупроводниковую подложку на полный оборот дл  получени  электрической развертки периметра,

0 после чего уже ее вращают до совмещени  середины наибольшего среза с базовым положением (хот  бы и по кратчайшему пути), то есть необходимо Совершить дополнительно полный (или почти полный) оборот,

5 что увеличивает врем  ориентации. Кроме этого способ требует сложного устройства управлени  и процессора дл  обработки сигналов регистратора от всех боковых срезов и датчиков угла поворота и базового по0 лржени  и дл  вычислени  углового положени  середины выбранного наибольшего электрического импульса относительно базовой точки ориентации,

Ориентируют полупроводниковые под- х

5 ложки только по наибольшему боковому срезу (базовому). Поэтому получать и обрабатывать информацию о других боковых срезах в подавл ющем большинстве технологического оборудовани  нет никакой не0 обходимости.

Цель изобретени  - повышение производительности и упрощение устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе ориентации полупроводниковых

5 подложек по базовому срезу, включающем центрирование, круговое вращение подложки , поиск базового среза и базирование новым  вл етс  то, что круговое вращение подложки осуществл ют до получени  электрического импульса от регистратора Пэзового среза, в моменты начала и конца этого импульса регистрируют величины сигнала от аналогового датчика углового положени  подложки, вычисл ют полусумму этих величин , соответствующую середине базового среза, а базирование осуществл ют путем поворота подложки в обратную сторону до совпадени  величины сигнала от аналогового датчика с вычисленной величиной

В устройстве дл  ориентации полупро- водниковых подложек по базовому срезу, содержащем поворотный столик дл  вращени  подложек с приводом, датчики углового и базового положени  поворотного столика, механизм центрировани  подложек относи- тельно оси вращени  столика, регистратор базового среза и блок управлени , соединенный с приводом столика, регистратором базового среза и датчиками углового и базового положени  поворотного столика, новым  вл етс  то, что в качестве датчиков углового и базового положени  использован круговой потенциометр, а регистратор базового среза расположен на рассто нии I

. Ri + R2 0 от оси вращени  столика, где I - 

ON - рассто ние от центра подложки до базового среза (см,фиг. 1), Ra OK ОМ - рассто ние от центра подложки до вспомогательных боковых срезов.

Размещение оптронной пары регистра- тооа базового среза на указанном выше рассто нии I от центр 1 вращени  столика позвол ет получить сигнал только от наибольшего бокового среза подложки и не за- мечать все остальные боковые срезы и возможные сколы глубиной не больше вспомогательных боковых срезов. В результате чего исчезает необходимость вращать полупроводниковую подложку на полный обо- рот, осуществл ть преобразование профил  подложки в электрический сигнал, анализировать в нем количество импульсов, находить из них наибольший.

Использование вместо датчиков угла поворота и базового положени  кругового потенциометра с линейным сигналом, завис щим только от угла поворота столика, позвол ет находить середину наибольшего бокового среза путем нахождени  полусуммы величин сигнала от этого же потенциометра в моменты открыти  и перекрыти  оптронной пары регистратора базового среза. Уравнивание сигнала потенциометра с вычисленной полусуммой приводит к подводу середины базового среэа подложки к базовой точке, т.е. к ориентации подложки в базовом положении

На основании вышеизложенною, мпж но заключить что использование и устройстве в качестве датчиков углового и базового положени  столика кругового потенциоме - ра и расположение регистратора базового среза на рассто нии I от оси вращени  сто лика позвол ет уменьшить врем  ориента ции и упростить устройство.

На фиг.1 дано устройство дл  ориентации полупроводниковых подложек; на фиг.2 -- показана полупроводникова  подложка; на фиг.З - прин тое первоначальное положение подложки после загрузки на столик и центрировани , начало вращени , регистратор базового среза перекрыт; на фиг.4 - момент, когда регистратор открылс ; на фиг.5 - момент, когда регистратор перекрылс , останов подложки и начало вращени  в обратную сторону; на фиг.6 - подложка в базовом положении; на фиг.7 - возможное начальное положение при загрузке подложки, когда регистратор открыт; на фиг.8 - эпюра электрических сигналов от регистратора базового среза и аналогового датчика (кругогого потенциометра).

Последовательность операций дл  реализации предлагаемого способа ориентации полупроводниковых подложек следующа : ,

-укладывают подложку на столик;

-центрируют ее относительно оси вращени  столика;

-закрепл ют подложку на столике вакуумом;

-совершают вращение подложки вокруг ее центра О (фиг.2) с помощью столика.

-получают электрический импульс от регистратора базового среза 3 (фиг.7). Открытие и перекрытие его оптронной пары происходит в моменты, показанные соответственно на фиг.З и 4.

Одновременно регистрируют величины сигнала от потенциометра Ui и Uz (фиг.8) в эти моменты;

-останавливают подложку после перекрыти  регистратора.

-наход т полусумму величин сигнала потенциометра

Ui +U2

U

ср

- в моменты открыти  и

перекрыти  регистратора базового среза;

- вращают полупроводниковую подложку в обратную сторону до совпадени  сигнала от потенциометра с вычисленной величиной Urp.

Устройство дл  реализации него способа содержит поворотный cm.-iu 1 с вакуумными каналами центрирующий ч-онус 2. pei ист ратор базового cpi. v4 3 . fp:, .зщпи

оптронную пару 4 и 5, потенциометр б (датчики углового положени  подложки).

Привод вращени  столика, привод дл  центрировани , блок управлени  и пнев- моклапан не показаны

Центрирующий конус 2 установлен со- осно с осью вращени  столика 1. Регистратор базового среза 3 закреплен на конусе 2 так, что оптическа  ось, проход ща  через еистодиод 4- и фотоприемник 5 оптронной пары расположена на рассто нии I

Ri +R2 ,- - от оси вращени  столика.

Потенциометр 6 закреплен в корпусе 7, который, в свою счередь, закреплен на ползуне 8, имеющим возможность опускатьс  дл  центрировани  подложки. В ползуне 8 на подшипниках установлен также вал столика 1. В корпусе 7 на подшипниках закреплена ось барабана 10, соединенна  с валом потенциометра 6. Барабан 10 и столик 1 св заны друг с другом нат нутым гибким шнуром 11.

Работает устройство следующим образом .

Полупроводниковую подложку в произвольном по углу и координатам положении укладывают на столик 1. Столик 1 опускаетс  и подложка центрируетс  в конусе 2, со осном с осью вращени  столика. Затем подложку закрепл ют на столике вакуумном и начинают вращать, например, почасовой стрелке. В момент прохождени  наибольшего бокового среза подложки через ось оптронной пары 4, 5 регистратора 3, она открываетс , а затем снова перекрываетс . В это врем  от регистратора поступает электрический импульс оптронна  пара открыта . Ему соответствует участок LE (см.фиг.8). В момент открыти  оптронной пары величина сигнала от потенциометра - Ui, а в момент перекрыти  - Uz (см.фиг.8). После перекрыти  огпронной пары столик с подложкой останавливают и вращают в обратную сторону до по влени  сигнала от

потенциометра, равного Urp --к. При

достижении этого, столик останавливают. Ориентаци  закончена. Подложка сбазиро- вана.

В случае, когда базовый срез после загрузки сразу откроет оптронную пару (см.фиг.6). то необходимо начать вращение в сторону, противоположную первоначаль- ( .) выбранною направлени  до перекрыти  оптронной пары Затем остановить столик и начать вращение п первоначально выбр1Гн- ногл направлении и далее по циклу описанному вмш1

В предлагаемом способе имеетс  возможность выбрать базовой точкой ориентации любую точку, например, отсто щую от оптронной пары на угол 90° по ходу вращени , Тогда нет необходимости останавливать подложку после перекрыти  оптронной пары и вращать ее в обратную сторону на угол /3/2, а достаточно довернуть ее еще на угол (90°-/3/2) (см. фиг. 4). Это можно осу0 ществить путем добавлени  к вычисленной величине сигнала Ucp какой-нибудь посто нной величины 1)з. соответствующей, например , повороту подложки на угол (90° - -/3/2), и вращени  подложки по ходу после

5 перекрыти  оптронной пары до тех пор, пока величина сигнала от потенциометра не станет равной U UCp + Ua. Константу Кз можно сделать регулируемой дл  выставлени  базовой точки ориентации.

0 Следует отметить, что используемые полупроводниковые подложки имеют допуск на свой диаметр и на длины базового и остальных боковых срезов. С учетом этих допусков вычисл етс  гарантированна  зона

5 S в середине которой размещаетс  оптронна  пара (см.фиг, 1). Исход  из величины этой зоны, определ етс  диаметр перекрываемого луча оптронной пары и погрешность установки оптронной пары (допуск на

0 размер I). Расчеты показывают, что у подложек 6 60 мм S 0,6 мм;$7б мм S 0,68 мм; г 100мм5 1,26 мм; о125 мм S 1.42 мм;0150 мм S 2,23 мм.

Так как, высокоточные круговые потен5 циометры. известные авторам, типа ПТП-21 и СП5-21А, могут работать только частью окружности, т.е. от 0° до 330°, а дл  ориентации подложки по данному способу необходимо иметь возможность вращать столик

на угол а; (360° +/), то необходимо соединить столик с потенциометром беззазорной механической передачей, например, гибким шнуром с соответствующим передаточным отношением и после сьема каждой сориентированной подложки возвращать потенциометр в исходное положение.

Исходное положение выбираетс  так, чтобы обратного хода столика хватило, как минимум, на угол наибольшего бокового среза р (см.фиг.4) и пр мого - как минимум на 360°.

При выносе точки базировани  вперед по направлению вращени  угол необходимого пр мого хода столика соответственно

5

увеличиваетс .

Устройство, реализующее предлагаемый способ ориентации подложек, позвол ет уменьшить врем  ориентации, так как исчезает необходимость совершать дополнительный оборот, а также упрощает процесс обработки полученной информации и следовательно упрощает устройство и повышает надежность его работы.

Перечислен, ые выше достоинства предлагаемого способа и устройства ориентации полупроводниковых подложек позвол ют примен ть их в широкой гамме технологического оборудовани  и получить при этом экономический эффект.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ ориентации полупроводниковых подложек по базовому срезу, включающий центрирование и круговое вращение подложки, поиск базового среза посредством регистратора базового среза, нахожде- ние середины базового среза и базирование подложки, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  производи- гельности в работе, при круговом вращении подложки посредством датчика углового положени  подложки вырабатывают электрический сигнал, уровень которого пр мо пропорционален углу поворота подложки, круговые вращени  подложки осуществл ют и после начала электрического импульса регистратора базового среза до окончани 

   этого импульса, фиксируют уровни сигнапз датчика углового положени  в начале и конце электрического импульса регистратора базового среза и вычисл ют полусумму уровней этих сигналов, а базирование подложки осуществл ют поворотом подложки в обратную сторону до совпадени  уровн  сигнала датчика углового положени  подложки с вычисленной полусуммой
2. 2. Устройство дл  ориентации полупроводниковых подложек по базовому срезу, содержащее поворотный столик дл  вращени  подложек с приводом, датчики углового и базового положени  поворотного столика, механизм центрировани  подложек относи тельно оси вращени  столика, регистратор базового среза и блок управлени , электрически соединенный с приводом столика, регистратором базового среза и датчиками углового и базового положени  поворотного столика, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности и упрощени  устройства, датчики углового и базового положени  столика выполнены в виде прибора, вырабатывающего электрический сигнал, пр мо пропорциональный углу поворота столика.

   /

   /

   ж „

   фиг.1

   3 С

   /т

   м

   О

   W фиг. 2

   л

   D

   фие.З

   five. Ц

   фиг. 6

   .В &и. 7