АДАПТЕР ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПЛАСТИНЫ

Заявленное техническое решение относится к оснастке для оборудования проекционной литографии, а более точно к системе автоматической загрузки полупроводниковых пластин на установках проекционной литографии с вакуумным прижимом полупроводниковых пластин.
Из существующего уровня техники известны системы проекционной литографии. Для увеличения производительности данные системы проектируются с  высоким уровнем автоматизации. Обычно установки проекционной литографии оборудуются одной или двумя линиями автоматической загрузки подложек. Автоматическая загрузка требует стандартизации типоразмеров подложек, поэтому установки проекционной литографии обычно приспособлены под использование одного реже двух типоразмеров подложек. Непосредственное использование других типоразмеров подложек без дорогостоящей доработки, как оборудования, так и программного обеспечения установки невозможно.
Известен способ экспонирования частей полупроводниковых пластин на установке проекционной литографии с использованием приклейки частей на полупроводниковую пластину носитель стандартного для данной установки проекционной литографии типоразмера [A. Cohen-Nov. Stepper-based integrated process on wafer pieces / Cohen-Nov A., Krasniansky V., Buinin G., Kaplun J., Ortenberg, Ben-Or R. // CSmantech. - 2005]. Данное решение позволяет работать с подложками произвольного типоразмера (меньшего или равного размерам пластины носителя) и формы. Загрузка/выгрузка пластин в данном решении выполняется штатно. Однако данный способ имеет ряд недостатков. При проведении пластин по технологическому маршруту обычно требуется несколько литографических циклов. В это время пластина может подвергаться воздействиям не совместимым с наличием пластины носителя, а также используемым для приклейки клеем. К таким операциям относятся операции требующие нагрева пластины до нескольких сотен градусов, операции жидкостного и плазмохимического травлении и др. Перед проведением таких операций необходима отклейка пластины от пластины носителя и удаление остатков клея, что в свою очередь сложно, а зачастую и невозможно выполнить без повреждения сформированной на поверхности пластины фоторезистивной маски.
Известен адаптер для размещения полупроводниковой пластины [JPH1126387 A, опубл. 29.01.1999], содержащий основание с углублением под пластину. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности жесткой фиксации полупроводниковой пластины на адаптере в процессе загрузки и экспонирования. Размеры углубления в основании адаптера несколько больше размеров полупроводниковой пластины, вследствие чего возможны подвижки пластины. Что приведет к рассовмещению экспонируемого рисунка топологии с ранее сформированными на пластине элементами. Кроме того отсутствие вакуумного прижима может привести к росту рельефа поверхности полупроводниковой пластины и соответственно появлению областей расфокусировки.
Известен держатель для размещения полупроводниковой пластины [US 5195729, опубл. 23.03.1993], содержащий основание в виде диска с диаметром, соответствующим одному из стандартных типоразмеров полупроводниковых пластин, на лицевой стороне основания формируется цилиндрическое углубление с диаметром несколько больше используемых полупроводниковых пластин. В частном случае держатель снабжен сквозными отверстиями для обеспечения вакуумного прижима полупроводниковой пластины. Данное приспособление принято за прототип.
Недостатком известного устройства является отсутствие жесткой фиксации полупроводниковой пластины на держателе, в процессе загрузки держателя на координатный стол установки проекционной литографии. Неоднозначность первоначального размещения полупроводниковой пластины на держателе и возможные ее подвижки в процессе загрузки могут привести к невозможности автоматического считывания меток совмещения, что вызовет прерывание процесса экспонирования. Также в приведенной в патенте конфигурации не все отверстия в держателе могут совпадать с точками (областями) вакуумного прижима на координатном столе установки проекционной литографии. В результате вакуумный прижим на полупроводниковой пластине будет неравномерным, что может привести к дополнительному наведенному рельефу на поверхности полупроводниковой пластины. И соответственно появлению областей расфокусировки экспонируемого рисунка топологии.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении номенклатуры полупроводниковых пластин (по типоразмеру), которые могут одновременно экспонироваться на установке проекционной литографии с сохранением полного функционала (автоматические загрузка/выгрузка, угловая ориентация и обеспечение плоскостности поверхности пластин) и без необходимости предварительного переоборудования данной установки.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство содержит основание в виде диска,  прижимное кольцо и как минимум две прижимные пластины, на лицевой стороне основания сформировано цилиндрическое углубление с диаметром несколько больше используемых полупроводниковых пластин, на краю основания, имеется паз для угловой ориентации адаптера в установке проекционной литографии, на обратной стороне основания сформирована сеть каналов, между сетью каналов и углублением на лицевой стороне сформирована группа сквозных отверстий, для прижима полупроводниковой пластины вакуумом, прижимное кольцо имеет внешний диаметр соответствующий диаметру углубления в основании, отверстие в прижимном кольце имеет форму усеченного конуса, с одной из сторон отверстия сделан прямой выступ, таким образом, при размещении полупроводниковой пластины между диском основания и прижимным кольцом обеспечивается плотный контакт и однозначная фиксация полупроводниковой пластины по всем трем осям координат и по углу относительно основания адаптера, прижимное кольцо с полупроводниковой пластиной может вращаться в плоскости основания адаптера, установка угла поворота обеспечивается набором угловых рисок на основании и центральной риской на прижимном кольце, установленный угол поворота прижимного кольца и полупроводниковой пластины фиксируется прижимными пластинами. Диаметр основания, выполненного в виде диска, может соответствовать одному из стандартных типоразмеров полупроводниковых пластин (50, 76, 100, 150, 200, 300, 450 мм).
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность выполнения в полностью автоматическом режиме экспонирования в одном лоте как на полупроводниковых пластинах стандартного размера (для данной установки проекционной литографии) без адаптера так и на пластинах меньшего диаметра, размещенных каждая на соответствующем отдельном адаптере, с сохранением возможности кристаллографической ориентации и обеспечения требуемой плоскостности поверхности полупроводниковых пластин размещенных на адаптерах.
Сущность устройства поясняется на фиг. 1-3.
На фиг. 1 изображен адаптер в сборе с полупроводниковой пластиной. Адаптер включает основание 1, в углубление, на лицевой стороне которого помещается полупроводниковая пластина 5, пластина фиксируется к основанию посредством прижимного кольца 2, прижим кольца обеспечивается двумя прижимными пластинами 3, которые крепятся к основанию болтами 4, на основании нанесен ряд угловых меток 6, с одной из которых совмещается метка 7 на прижимном кольце, на обратной стороне основания сформирована сеть каналов перераспределения вакуума 8, между сетью каналов и углублением на лицевой стороне сделана группа сквозных отверстий 9.
На фиг.2 изображено основание адаптера полупроводниковых пластин. Для ориентации адаптера по углу на периферии основания сделан паз 12, на лицевой стороне сформировано углубление под полупроводниковую пластину 11, в области под пластиной сформированы сквозные отверстия 9, на обратной стороне основания к отверстиям подходит сеть каналов перераспределения вакуума 8, для крепления прижимных пластин в основании сделаны два отверстия с резьбой 10, по периметру углубления сформирован ряд угловых меток 6.
На фиг. 3 изображено прижимное кольцо адаптера полупроводниковых пластин. Внутреннее отверстие в кольце имеет прямой выступ 13, на поверхности кольца нанесена угловая метка 7.
Устройство работает следующим образом. Полупроводниковая пластина 5 помещается в углубление 11 в основании адаптера 1. Диаметр углубления несколько больше диаметра полупроводниковой пластины. Сверху на пластину накладывается прижимное кольцо 2, внешний диаметр которого точно соответствует диаметру углубления в основании, а внутреннее отверстие сделано на конус. Диаметр конуса в нижней плоскости кольца больше диаметра пластины, а в верхней - меньше, что при прикладывании прижимного кольца обеспечивает плотную фиксацию полупроводниковой пластины. Также на внутреннем отверстии прижимного кольца сформирован прямой выступ 13, совпадающий по форме и размеру с пазом на полупроводниковой пластине, что обеспечивает однозначную фиксацию пластины по углу поворота. Прижимные пластины 3 могут свободно вращаться на основании адаптера, пластины поворачиваются так, чтобы расположиться над прижимным кольцом. Это обеспечивает фиксацию между собой частей адаптера и полупроводниковой пластины. При необходимости полупроводниковая пластина может быть повернута на определенный угол относительно паза в основании. Для этого прижимное кольцо с полупроводниковой пластиной вращается относительно основания адаптера. Величина угла поворота фиксируется по угловым меткам 6 и 7, нанесенным на поверхность основания адаптера и прижимного кольца соответственно. Далее адаптер с полупроводниковой пластиной помещается в загрузочную кассету установки проекционной литографии и проводится автоматическая загрузка адаптера на координатный стол установки для проведения операции экспонирования. Паз 12, сформированный на периферии адаптера, по размерам и форме соответствует пазу на полупроводниковых пластинах стандартного для данной установки проекционной литографии типоразмера. Паз служит для автоматической ориентации адаптера по углу на поверхности координатного стола установки. При включении вакуумного прижима на координатном столе установки, адаптер полупроводниковых пластин плотно прижимается к координатному столу. А посредством сети каналов перераспределения вакуума 8 и сквозных отверстий 9 в основании адаптера, полупроводниковая пластина плотно прижимается к основанию адаптера. Это обеспечивает требуемую плоскостность поверхности полупроводниковой пластины, необходимую для проведения операции экспонирования.