Совмещение и экспонирование

Под совмещением перед экспонированием понимается точная ориен­тация фотошаблона относительно пластины, при которой элементы очеред­ного топологического слоя (на фотошаблоне) занимают положение относи­тельно элементов предыдущего слоя (в пластине), предписанное разработ­чиком топологии. Например, фотошаблон, несущий рисунок эмиттерных областей, должен быть точно ориентирован относительно пластины, в кото­рой уже сформированы базовые области. Процесс совмещения включает три этапа (рис. 7.16, а).

1. Предварительная ориентация по базовому срезу, обеспечивающая на границах модулей групповой пластины наивыгоднейшую кристаллогра-

фическую плоскость с точки зрения качества разделения пластины на от­дельные кристаллы.

2. Предварительное грубое совмещение по границам крайних моду­
лей, имеющее целью исключить разворот пластины и фотошаблона относи­
тельно вертикальной оси z.

3. Точное совмещение, исключающее смещение рисунков фотошаб­
лона и пластины по осям хиу.

Для точного совмещения используют специальные знаки совмещения с контролируемым зазором, которые входят в состав топологических рисунков соответствующих слоев. Совмещение считается выполненным, если при вве­дении одного знака внутрь другого по всему контуру просматривается зазор.

Номинальным зазором называется равномерный по всему контуру за­зор, который образуется при номинальных (проектируемых) размерах зна­ков и их точном совмещения (центрировании). Из рис. 7.16, б следует, что

(7.9)

где 8_тш = 200/Г — предельноеразрешение системы «глаз — микроскоп» (200 мкм — линейное разрешение нормального глаза; Г — кратность увели­чения микроскопа); Д„ — абсолютная предельная погрешность фиксации

Рис. 7.16.Совмещение фотошаблона с пластиной:

а — общая схема совмещения; б — схема для расчета номинального зазора между знаками совмещения; 1 — групповой фотошаблон; 2 — модули для грубого совмещения; 3 — базо­вый срез на пластине для предварительной ориентации; 4 — групповая пластина; 5 — знак совмещения в модуле пластины; 6 — знак совмещения в модуле шаблона

изображения на установке совмещения и экспонирования; А_ш и А_п — абсо­лютная предельная погрешность размера знака соответственно на шаблоне и пластине (Л_ш < Д_п).

Таким образом, в зависимости от фактических значений случайных погрешностей реальный зазор может колебаться в пределах от 5_тах до б,^, а абсолютная предельная погрешность совмещения ас для контролируемого модуля групповой пластины

(7.10) Для совокупности модулей в партии групповых пластин

(7.11)

где A_t — абсолютная предельная погрешность шага расположения модулей на групповом фотошаблоне; Д_ДОб — дополнительное расширение зазора, ко­торое может предусматриваться для снижения зрительного напряжения оператора.

Погрешность совмещения учитывается при расчете размеров облас­тей каждого слоя. Обычно фотошаблон очередного слоя совмещается с предыдущим (по ходу ТП) слоем, уже сформированным на пластине. В частности, слой контактных окон совмещается с эмиттерным слоем, а слой металлизации — со слоем контактных окон. Поскольку контактные окна и металлические контакты формируются одновременно для всех областей структуры, погрешность совмещения накапливается и для эмиттерных об­ластей составляет 4ас, для базовых областей — 6ас, для коллекторных — 8ас. Поэтому совершенствование процессов литографии (уменьшение А_ш и А_п) и применяемого оборудования (А„ и А,) является важной задачей кон­структоров и технологов. Влияние погрешности совмещения на размеры областей рассмотрено ниже на примере расчета размеров эмиттерной об­ласти транзистора.

После выполнения совмещения микроскоп отводится, а на его место подводится осветитель, жестко связанный с микроскопом на каретке (или поворотной турели). Оператор включает осветитель одновременно с реле времени, которое контролирует время экспонирования.