на. Фотоэлектрический микроскоп фиксирует совмещение репер-ных знаков на подложке и проецируемых на нее через объектив знаков на измерительном шаблоне. В моменты совмещения знаков микроскоп дает сигнал координатной измерительной системе для отсчета и запоминания координат знаков. Цикл точного ориентирования повторяется до тех пор, пока угол разворота подложки не станет меньше допуска, заложенного в памяти ЭВМ.

После точной ориентации измеряются координаты всех пяти реперных знаков подложки. По результатам измерения мини-ЭВМ рассчитывает и запоминает коэффициенты масштабныхискажений в участках подложки, коэффициенты неортогональности осей X и Y, задаваемых знаками. Это позволяет учесть возможные деформации подложек после высокотемпературных операций, последовательно использовать в едином технологическом цикле различные литографические установки.

Экспонирование подложки ведется в режиме мультипликации изображения промежуточного фотооригинала в масштабе 10:1. Перед началом экспонирования измерительный шаблон заменяется ПФО, координатный стол по команде координатно-измеритель-ной системы выводит пластину в начальное положение. Каждый шаг мультипликации сопровождается автоматической фокусировкой изображения на подложке, необходимой для компенсации ее не плоскостности. Система дозирования световой энергии строго стабилизирует дозу облучения фоторезиста в каждом модуле. По завершении мультипликации координатный стол перемещается в позицию разгрузки, подложка сдувается сжатым воздухом в приемную кассету, после чего начинается цикл обработки следующей подложки.

Управление работой установки осуществляется стойкой 9 (рис. 7.23), в состав которой входят ЭВМ Электроника-60 с распределительным устройством и устройствами ввода-вывода, устройство питания и устройство управления. Для ввода данных в ЭВМ и устройство управления, вывода информации и диагностических сообщений используется дисплей 10.

В оптико-механическом устройстве установки блок освещения 1 установлен на корпусе 2, внутри которого размещены основные элементы оптической системы установки: 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 виброопоры установлена плита 5. На плите закреплены привод механизма фокусировки, перемещающий координатный стол с подложкой в вертикальном положении, и портал с держателем объектива - все эти механизмы закрыты кожухами. На переднем торце ллиты 5 размещены пульт управления 7 и блок автоматической загрузки подложек 8.

Рассмотрим принципы действия и конструктивные особенности основных узлов установки.

Координатный стол установки выполнен на базе линейного шагового двигателя (ЛШД), позволяющего значительно упростить кинематическую схему и повысить быстродействие и точность системы позиционирования подложки. Принцип действия ЛШД основан на непосредственном преобразовании электромагнитной энергии в поступательное перемещение индуктора 1 (рис. 7.24), размещенного на магнитовоздушной подвеске над плоской плитой статора 5. Статор представляет собой плиту из диабаза с наклеенным на нее листом из магнитомягкой стали, на верхней поверхности которого вдоль осей X и Y нарезаны канавки 3. Канавки заполняются немагнитным компаундом, после чего проводится шлифовка для обеспечения неплоскостности верхней поверхности статора не более 5 мкм. Индуктор 1 выполнен в виде группы магнитов 2, заключенных в общий корпус. В конструкцию индуктора (рис. 7.25,а) входят постоянный магнит 7, магнитопро-воды 6, 9 и обмотки управления 5, 8. Для перемещения и позиционирования индуктора относительно пластины статора используется сила магнитного взаимодействия между ними.

Зазор между индуктором и пластиной (15... 25 мкм) создается благодаря уравновешиванию сил притяжения, создаваемых постоянными магнитами, и сил отталкивания, создаваемых сжатым воздухом, подаваемым под давлением 3-Ю5 Па через жиклеры 4 (см. рис. 7.24). Применение магнитовоздушной подвески позволяет полностью исключить механическое трение, обеспечить высокую износостойкость деталей стола и высокую, не ухудшающуюся в процессе работы, точность позиционирования.

h 3 2 1 3 2 1

Рис. 7.24. Схема двухкоордииатиого линейного шагового двигателя (ЛШД) (а) размещение индуктора иа статоре (б)

Рис. 7.25. Этапы работы линейного шагового двигателя

Управление ЛШД включает следующие этапы. При возбуждении обмотки управления А магнитный поток постоянного магнита переключается в зубец 2 (рис. 7.25,а), который устанавливается против зубца пластины. Отключение обмотки А и возбуждение обмотки В приводит к переключению магнитного потока в зубец 3 и перемещению индуктора на 1/4 периода зубчатой структуры пластины вправо (рис. 7.25,6). При изменении направления тока в обмотке А и отключении тока в обмотке В магнитный поток снова перемещается на 1/4 периода вправо (рис. 7.25,в). Далее изменяется направление тока в обмотке В и отключается ток в обмотке А. Магнитный поток переключается в зубец 4, и индуктор перемещается на 1/4 периода вправо (рис. 7.25,г). Затем коммутация обмоток управления повторяется в том же порядке, обеспечивая движение индуктора над пластиной вправо. Для передвижения индуктора вдоль оси X влево изменяется порядок коммутации обмоток управления. Перемещение индуктора вдоль оси Y осуществляется аналогично. Дискретность перемещений может быть повышена за счет квантования тока в обмотках управления. Например, четырехфазный ЛДШ с периодом зубчатой структуры 480 мкм и числом уровней квантования 48 будет иметь шаг перемещения 10 мкм. Регулировка частоты питающего тока позволяет

I Ж 16 Ш IS

б) ю 11 12 13 1Ь

Рис. 7.26. Схема (а) и датчик (б) координатной измерительной системы

обеспечить разгон и торможение индуктора с ускорением 9,8 м/с2 при максимальной скорости перемещения 100 ...300 мм/с.

Координатная измерительная система (рис. 7.26) контролирует положение координатного стола с подложкой относительно проекционного объектива. Для этого производится преобразование механических перемещений стола в электрические сигналы, которые используются для управления приводом стола. Система включает в себя два канала преобразования перемещений по оси Y 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 (рис. 7.26,а), прозрачную дифракционную

решетку 1, уголковый отражатель 4, закрепленный на держателе Объектива 3, датчик 6, зеркало 5. В среднем датчике используются также отклоняющие зеркала 8.

Луч He-Ne-лазера 7 после телескопического расширителя 9 проходит сквозь отверстие датчика б и под углом 42 к горизонтальной плоскости падает на дифракционную решетку 1 (рис. 7.26,6). Дифракция лазерного луча на решетке приводит к появлению нескольких максимумов освещенности, расходящихся под различными углами ф к направлению падения лазерного луча (рис. 7.26,а). Эти углы могут быть рассчитаны по формуле

sin y=mX/d,

где =-0,63 мкм - длина волны He-Ne-лазера, d - шаг дифракционной решетки, m=0, 1, 2,... - порядок дифракции. Так, при d=4 мкм для используемого лазерного излучения максимумы нулевого порядка лежат на направлении лазерного луча, максимумы первого и второго порядков составляют с этим направлением углы 9 и 18° соответственно.

Пучки, расходящиеся под углом 9° по отношению к направлению падающего луча, отражаются от зеркальных поверхностей уголковых отражателей 4, закрепленных на неподвижном держателе объектива, и возвращаются на дифракционную решетку. После повторной дифракции пучков снова образуется несколько дифракционных максимумов, расходящихся под различными углами относительно падающих на решетку пучков. Максимумы 1-го порядка каждого из этих пучков распространяются вдоль направления падающего на решетку лазерного луча 10, при этом они накладываются друг на друга, формируя единый выходной пучок 11 (рис. 7.26,6). Этот пучок идет под углом 42 к горизонтальной плоскости и составляет угол 1°24 с падающим лучом 10. Поскольку формирующие пучок 11 лучи когерентны, они интерферируют между собой, образуя систему интерференционных муаровых полос максимальной и минимальной освещенности. Светоде-лительные зеркала 12... 14 направляют пучок 11 во входные зрачки линз 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 муаровым полосам пучка 11. При смещении интерференционных муаровых полос поперек растров происходит модуляция светового потока, попадающего в фотоприемник. Это приводит к появлению синусоидальной переменной составляющей в сигнале фотоприемника. Для контроля направления перемещения стола переменные составляющие должны иметь фазовый сдвиг, равный 90°. Такой сдвиг обеспечивается за счет смещения растра, установленного в 198

Рис. 7.27. Система совмещения

канале III в направлении, перпендикулярном направлению штрихов. При настройке системы ширину интерференционных муаровых полос можно регулировать разворотом уголкового отражателя.

Система совмещения установки выполнена на базе фотоэлектрического микроскопа (ФЭМ), контролирующего положение знаков совмещения полупроводниковой подложки относительно оптической оси проекционного объектива (рис. 7.27).

Осветитель ФЭМ содержит источник света 12, который через конденсоры 13, зеркала 11, волоконно-оптические световоды 10, светофильтры 9 и зеркала 5 направляет два луча на линзы 4, а через них - на маски 3 и 18. Маски выполнены на верхних тор-