Проекционная фотолитография исключает контакт фотошаблона с подложкой - при экспонировании они находятся на значительном расстоянии друг от друга, а изображение проецируется в плоскость фоторезиста оптическим объективом. Однако оптические явления, прежде всего - дифракционные, и в данном случае искажают профиль распределения интенсивности изображения (рис. 2, б). Соотношения значений интенсивности в центре изображения. Как и в предыдущем случае, это определяет возможность получения рельефа с требуемым наклоном края профиля.

В установках проекционной фотолитографии изображение шаб­лона проецируется оптической системой на рабочую поверхность подложки в масштабе 1 : 1 или с уменьшением. Контакт подлож­ки с фотошаблоном и его износ при этом исключаются, что позво­ляет снизить дефектность топологических слоев БИС и СБИС и повысить выход годных структур ИС не менее чем в 2-3 раза.

Основными параметрами установок проекционной фотолитогра­фии являются: размер минимального элемента, рабочее поле экспонирова­ния, диаметр обрабатываемых подложек.

Они непосредственно зави­сят от оптических характеристик проекционной системы, важней­шим элементом которой является объектив. Он должен сочетать высокую разрешающую способность и большое рабочее поле, иметь минимальные аберрации и обеспечивать по всему рабочему полю постоянный масштаб увеличения и разреше­ние.

УСЭ проекционного типа

В установках проекционной фотолитографии изображение шаб­лона проецируется оптической системой на рабочую поверхность подложки в масштабе 1 : 1 или с уменьшением.

Контакт подлож­ки с фотошаблоном и его износ при этом исключаются, что позво­ляет снизить дефектность топологических слоев БИС и СБИС и повысить выход годных структур ИС не менее чем в 2-3 раза.

Основными параметрами установок проекционной фотолитогра­фии являются: размер минимального элемента, рабочее поле экспонирова­ния, диаметр обрабатываемых подложек.

Они непосредственно зави­сят от оптических характеристик проекционной системы, важней­шим элементом которой является объектив. Он должен сочетать высокую разрешающую способность и большое рабочее поле, иметь минимальные аберрации и обеспечивать по всему рабочему полю постоянный масштаб увеличения и разреше­ние.

Установка проекционного помодульного экспонирования (stepper).

Основными узлами установки проекционного помодульного экспонирования являются:

1) Координатный стол, выполненный 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, размещенного на магнитовоздушной подвеске над плоской плитой статора.

2) Координатная измерительная система, контролирующая положение координатного стола с подложкой относительно проекционного объектива. Для этого производится преобразование механических перемещений стола в электриче­ские сигналы, которые используются для управления приводом стола.

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

4) Система автофокусировки. Необходимость примене­ния такой системы и требования к ней определяются оптическими свойствами объективов. Связано это с тем, что глубина резкости высокоразрешаю­щих проекционных объективов значительно меньше неплоскостности полупроводниковых подложек, особенно прошедших термическую обработку и на каждом шаге мультипликации необходимо производить точное размещение экспонируемой зоны подложки в пределах глубины резкости объектива.

Важней­шим элементом проекционной системы является объектив. Он должен сочетать высокую разрешающую способность и большое рабочее поле, иметь минимальные аберрации и обеспечивать по всему рабочему полю постоянный масштаб увеличения и разреше­ние. Создание объективов, удовлетворяющих этому комплексу требований, является технически сложной, дорогостоящей и тру­доемкой задачей. Кроме того, высокоразрешающие объективы имеют весьма малую глубину резкости, лежащую в диапазоне 3...10 мкм, что соизмеримо с неплоскостностью подложек.

В связи с этим в установках с масштабом проецирования 1 : 1 применяют высокоразреша-ющие объективы с небольшим рабочим полем, в пределах которого погрешности репродуцирования мини­мальны. Экспонирование всей поверхности подложки в таких ус­тановках проводят методом мультиплицирования. Созданы также установки с масштабом изображения 1 : 1, в которых использует­ся часть рабочего поля объектива, а полное изображение фото­шаблона репродуцируется на подложку при их совместном скани­ровании относительно этой рабочей зоны объектива.

В установках с переносом на подложку уменьшенного изобра­жения топологии шаблона (М 5:1, 10:1) применяется только метод шаговой мультипликации изображения.

Необходимость примене­ния системы автофокусировки и требования к ней также определяются оптическими свойствами объективов. Глубина резкости высокоразрешаю­щих проекционных объективов определяется длиной волны уль­трафиолетового излучения и числовой апертурой объектива А:

Для типовых значений =0,436 мкм и А=0,25...0,28 глубина резкости составляет =2,8...3,5 мкм, а неплоскостность полупроводниковых подложек, особенно прошедших высокотемператур­ную обработку, значительно превышает эти значения. В связи с этим на каждом шаге мультипликации производится точное размещение экспонируемой зоны подложки в пределах глубины резкости объектива. Для этого обычно используется оптический датчик фокусировки.