一、主要用途和主要性能指標(biāo)

主要用途：

⒈ 主要用于中小規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體元器件、聲表面波器件的研

制和生產(chǎn)。

⒉ 由于本機找平機構(gòu)先進(jìn)，找平力小、使本機不僅適合硅片、玻璃片、陶瓷片、銅片、不銹鋼片、寶石片的曝光，而且也適合易碎片如砷化鉀、磷化銦等基片的曝光以及非圓形基片和小型基片的曝光。

主要構(gòu)成

主要由高精度對準(zhǔn)工作臺、雙目分離視場CCD顯微顯示系統(tǒng)、采用高

均勻性的多點光源、 蠅眼、LED、曝光頭，PLC電控系統(tǒng)、氣動

系統(tǒng)、真空管路系統(tǒng)、直聯(lián)式無油真空泵、二級防震工作臺和附件箱

等組成。

主要性能指標(biāo)：

1有三種版夾盤,能真空吸附5" ×5"或4" ×4"或3" ×3"方形掩板。對版的厚度無特殊要求（1～4mm皆可）。如果不同于上述尺寸的版，真空無法吸附，但可采用夾盤上的螺孔，和特殊的壓片固定版。

2設(shè)有相對應(yīng)的真空吸附基片的“承片臺”三個，分別適用于φ4，φ3，φ2片。對于非標(biāo)準(zhǔn)片或碎片，只要堵塞相應(yīng)的小孔，同樣能真空吸附。

3照明：

光源：采用GCQ350Z型超高壓水銀直流汞燈。

照明范圍：≤110mm

不均勻性：ф100mm內(nèi)±3%

可使用的波長：g線、h線、I線的組合。

成象面照明：光照度2～20毫瓦/厘米2,任意可調(diào)(出廠時,照明度調(diào)在4mw/cm2)。

4采用進(jìn)口時間繼電器（該繼電器可從0.1秒～999.9秒預(yù)設(shè)）控制真空快門，動作準(zhǔn)確可靠。

5該機為接觸式光刻機，但可實現(xiàn)：

a. 硬接觸曝光：用管道真空來獲得高真空接觸,真空≤-0.05MPα。

b. 軟接觸曝光：接觸壓力可將真空降到-0.02MPα～-0.05MPα之間。

c. 微力接觸曝光：小于軟接觸,真空≥-0.02MPα。

6分辯率估計：如果用戶的“版”、“片”精度符合國家規(guī)定，環(huán)境、溫度、濕度、塵埃得到嚴(yán)格控制，采用正性光刻膠，且勻膠厚度得到嚴(yán)格控制。加之前后工藝先進(jìn)的話，硬接觸曝光的最小分辨度可達(dá)1μm以上。如果作為批量生產(chǎn),建議使用在1.5μm以上。

1. 7對準(zhǔn)：

a.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對準(zhǔn)顯微鏡：1、由兩支變焦顯微鏡，兩支CCD攝像頭，一臺液晶顯示器和X.Z方向調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。

2、該顯微鏡雙物鏡距離可調(diào)。

3、該顯微鏡既可通過顯示屏同時看見兩物鏡的象，也可轉(zhuǎn)換成只看左物鏡或右物鏡的象。

4、總放大倍數(shù)：0.7×42～4.5×42=30X～189X。

b. 對準(zhǔn)臺：（采用片動，版不動方式）

X、Y調(diào)整：硅片X、Y的對準(zhǔn)采用切斯曼機構(gòu)或微分頭調(diào)節(jié)。

粗調(diào)≥±3mm

細(xì)調(diào)≤±0.3mm。

Q調(diào)整：轉(zhuǎn)角≤3°（另設(shè)粗調(diào)機構(gòu)，可進(jìn)行±15°粗調(diào)）

對準(zhǔn)間隙（分離間隙）0∽50μm任意可調(diào)。

整個對準(zhǔn)臺相對于顯微鏡可作±15mm掃描運動。

“接觸、分離”20μm情況下，片相對于版的“漂移量”，可調(diào)到≤0.5μm。

8設(shè)備所需能源：

主機電源： 220V±10%? ?50HZ

潔凈空氣≥0.4mpα

真空：-0.07～－0.08MPα。

9 尺寸和重量：

?尺寸：機體900（長）×674（寬）×882（高）。

重量：150Kg。

機體放在專用工作臺上。

工作臺630（長）×654（寬）×645（高）。

高度可調(diào)范圍0～30mm。

重量180Kg（工作臺后側(cè)裝有電氣部分）。

總重量≤330Kg

?

10光刻機的組成

1主機

a. 主機（含機體和工作臺）

b. 對準(zhǔn)采用CCD雙視場系統(tǒng)

c. 蠅眼光源曝光頭

2附件

a. 主機附件：

（1）? ? 3"□型掩版夾盤

4"□型掩版夾盤（出廠時安裝到機器上）

5"□型掩版夾盤。

（2）? ? 用于φ2"基片的真空夾持承片臺。

? ? ? ?用于φ3"基片的真空夾持承片臺（出廠時安裝到機器上）。

用于φ4"基片的真空夾持承片臺。

2.1安裝環(huán)境：

b. 建議室溫保持在25℃±2℃（77°F±3.6°F華氏）。

c. 相對濕度不超過60%

d. 振動，因為光刻機要求很高的對準(zhǔn)精度，故要求機器安裝在無振動的地方，保持振幅不超過4μm。

e. 凈化。房間的凈化也很重要，特別是生產(chǎn)線條很細(xì)的產(chǎn)品，希望房間凈化到100級。

2.2對掩版的要求：

? 該機對掩版厚度無要求而外形尺寸和不平整度都應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。非標(biāo)版無法真空吸附，只能用壓片壓緊。

2. 工作原理及結(jié)構(gòu)說明：

3.1術(shù)語：

本機由主機、工作臺、電控盒和附件箱構(gòu)成。

主機由曝光頭、顯微鏡、板架、承片臺、Z向運動裝置、五層導(dǎo)軌和切斯曼機構(gòu)等組成。

?電控盒安裝在工作臺后面，內(nèi)有可編程序控制器一臺及低壓電器。

附件箱內(nèi)裝有不同規(guī)格的“承片臺”、“掩板架”。

3.2曝光頭：蠅眼曝光頭

3.2.1照度不均勻性的測量及計算：

不均勻性用曝光檢測計測量（UV-A型紫外輻照計，北師大生產(chǎn)）

?

? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? E最大 - E最小

U = ±────────×100%

? ? ? ? ? ? ? ? ? E最大 + E最小

測量5點或9點（如右圖）

?

本機擁有高均勻性的曝光系統(tǒng)，其不均勻性≤±5%。

3.2.2曝光時間的控制

本機設(shè)有進(jìn)口時間繼電器，可進(jìn)行0.1～999.9秒曝光時間的預(yù)選。

3．4對準(zhǔn)臺

3.4.1對基片楔形偏差的“找平”機構(gòu)：

傳統(tǒng)的“找平”機構(gòu)，采用“半球體”機構(gòu)，這種機構(gòu)的“找平力”比較緊塞，用氣浮辦法雖然解決了緊塞問題，但又產(chǎn)生了新的問題，一方面，Q角有了變化，另一方面氣浮時，承片臺反而不平，片在頂版的過程中雖然逐漸找平，但反復(fù)先接觸的地方，版上圖形最容易擦傷！而且容易產(chǎn)生“漂移”。

本機采用“三點找平”機構(gòu)（如圖2）科學(xué)的解決了光刻機最難解決的“漂移”問題（一般可調(diào)到0.5μm左右），這是一大進(jìn)步，有利于套刻精度的提高，避免了操作工人因“漂移”而反復(fù)對準(zhǔn)，或是在接觸情況下進(jìn)行的有可能擦傷版的對準(zhǔn)！這不僅提高了套的速度，而且因版的接觸次數(shù)大大減少，而提高了產(chǎn)品

的成品率。

3.4.2復(fù)印機構(gòu)

a.“真空復(fù)印”

? ?屬于是接觸式光刻機，曝光時片要頂緊版，由于存在頂緊力，片頂緊版時，版向上彎曲變形，造成中間部位接觸不良，影響曝光分辯率和產(chǎn)品成品率。我們采用密封圈A進(jìn)行密封，并通過B管道使C腔抽真空，大氣的壓力把版壓向片，使之版片牢牢壓緊，壓緊力的大小，可通過通入管道的“密著真空度”進(jìn)行調(diào)節(jié)。真空度≤500mmHg叫軟接觸，≥500mmHg叫硬接觸。

b.“微力接觸”

本機由于運用“三點找平”機構(gòu)，不僅“找平”非常理想，而且“找平力”也非常小，因而找平力使版的變形也小。為了提高版的復(fù)用率，和產(chǎn)品成本率，用戶不一定用“真空復(fù)

印”方式曝光，用微力接觸曝光也可以。

?

3．4．3對準(zhǔn)臺

? 對準(zhǔn)臺由以下部件組成：

a.“板架機構(gòu)”：

?“版”真空吸附在“版夾盤上”，“版夾盤”固定在板架機構(gòu)燕尾槽內(nèi)。

b.“三點找平”及承片臺升降機構(gòu)：

? “三點找平”機構(gòu)非常理想地消除基片的楔形誤差，承片臺的升降由氣缸執(zhí)行，而導(dǎo)向精度靠非常精密的，無間隙運動的“滾珠直進(jìn)導(dǎo)軌”。承臺可作±3°旋轉(zhuǎn)運動。

c.微分離機構(gòu)：

“接觸”-“分離”是靠微分離機構(gòu)實現(xiàn)的。微分離機構(gòu)是用調(diào)壓閥改變氣壓大小，“簧片”變形大小實現(xiàn)的，簡單、可靠。

d.五層導(dǎo)軌

? 上三層導(dǎo)軌實現(xiàn)承片臺對版的相對運動。（X和Y向）粗調(diào)±3mm，細(xì)調(diào)±300μm.

? ?下面二層導(dǎo)軌實現(xiàn)對準(zhǔn)臺相對于顯微鏡X、Y（±15mm）掃描運動。

由于采用片運動，版不運動，顯微鏡里的版上圖形不動。五層導(dǎo)軌的自重力和版片間的頂緊力一致，所以導(dǎo)軌間的間隙始終是自動消除的，因而提高了套刻對準(zhǔn)精度，減少了“漂移”。

4. 操作程序的簡要說明：

每天上班后，清潔曝光機各部位，尤其是清掃“承片臺”上平面和承片臺上的“真空密著環(huán)（橡皮，使之無油、無塵、無硅碴等），然后注意將承片臺推入或拉出到極限位置。

4. 1 打開電源開關(guān)，（機箱上標(biāo)有“電源”字的開關(guān)），開關(guān)燈亮，氣壓表顯示數(shù)值。

此時檢查左表板上的“系統(tǒng)真空”表，看是否保持真空度≥-0.07MPa以上，否則要檢查漏氣原因并消除之。

4．2打開汞燈電源（左表上標(biāo)有“汞燈”字樣的開關(guān)），指示燈亮。

此時觀察電流表指針，直到電流表指針動作，并指到5A左右，說明汞燈已點燃。

最少要15分鐘以后，汞燈亮度才能穩(wěn)定，操作者才能進(jìn)行以下工作。

4．3調(diào)節(jié)氣壓（左表板）

?觀察進(jìn)氣壓力，是否≥0.3Mpa，然后調(diào)節(jié)“給定壓力”=0.2Mpa，最后調(diào)節(jié)“分離壓力”，一般調(diào)到0.18Mpa左右。

4．4“真空吸版”

?將版放到版夾盤上，按“真空吸版”開關(guān)（面板上標(biāo)有“吸版”字樣的開關(guān)），指示燈亮。版被吸牢。如果“系統(tǒng)真空表”因這一動作而掉表，應(yīng)查明原因，是否版不平，或者版和版夾盤上有雜物。

4．5“真空吸片”

? 將承片臺拉出，檢查承片臺表面是否清潔，放上片，按“真空吸片”開關(guān)（面板上標(biāo)有“吸片”字的開關(guān)）燈亮，片被吸牢。

?如果片的底面不平，片不規(guī)則（如碎片）等，片的吸牢程度將低，而且“系統(tǒng)真空表”有掉表現(xiàn)象，如果嚴(yán)重，將影響吸片牢度。

4．6承片臺上升并實現(xiàn)片對版的自動找平。

將承片臺推入后，按“承片臺上升”鍵（面板上標(biāo)有“臺升”字的開關(guān)）燈亮，承臺上升，升降速度可通過氣路調(diào)節(jié)，一般到從啟動到結(jié)束為2秒左右。此時，操作者觀察“找平”指示燈是否亮？（亮為正常），指示燈亮，說明版、片已找平，而且三銷已鎖緊。分離開的承片臺上半部和下半部，由解除真空吸附變成“真空吸附”。

4．7．2進(jìn)行粗細(xì)調(diào)對準(zhǔn)

對準(zhǔn)操作，必須在分離情況下操作，右表板和鼠標(biāo)上設(shè)有“按”鍵，點動一下，分離燈亮，再點動一下，接觸燈亮，分離燈滅。此時曝光條件滿足，不允許接觸狀態(tài)下進(jìn)行細(xì)調(diào)粗調(diào)操作，否則將擦傷版！X、Y微分頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4．7．3掃描運動

掃描手柄設(shè)在主機右側(cè)，按下開關(guān)，可進(jìn)行±15mm掃描運動。

4．7．4真空壓緊

當(dāng)操作者確信版和片已對準(zhǔn)，首先按接觸分離鍵，使之接觸，確信版片對準(zhǔn)符合要求，可按“真空壓緊”鍵（面板上標(biāo)有“壓緊”字的鍵）。

本機設(shè)有這個鍵，以便操作者在顯微鏡觀察下看“真空密著”時，是否“跑片”。確信沒有跑片，對準(zhǔn)情況好才能進(jìn)行下一步。

3.? 8曝光

? ? ?曝光前必須預(yù)設(shè)曝光時間，本機右板上設(shè)有進(jìn)口的0.1～999.9秒時間繼電器，設(shè)定你所需要的時間，再用手搬動曝光頭使之對準(zhǔn)承片臺，此時已觸動曝光頭座上的接近開關(guān)，曝光計時開始，時間繼電器上的時鐘數(shù)碼不斷閃動，真空快門在計時開始時已打開，直到預(yù)設(shè)時間到，快門關(guān)、曝光結(jié)束。

如果用戶覺得999.9秒還不夠的話，本機還設(shè)有任意延長開關(guān)。

5．安裝說明：

5．1拆箱：拆箱取出主機和附件箱時，不需使用無塵房間，一旦拆箱后，特別是從密封的塑料袋式小木箱取出每個單元時，應(yīng)立即放入無塵房間。

拆箱程序：

a.? 大箱拆開后，拆去塑料罩和干燥劑。

b.? 拆去主機周圍的附件箱。

c.? 拆去主機工作臺四個腳的連接件，裝上四個防塵足墊。

d.? 用人工抬臺面版，將主機移入凈化間要安裝的地方。

5．2安裝和清洗：

a.? 認(rèn)真清洗各承片臺和版夾盤（包括“備件”），不用備件仍需涂上防銹油，放到備件箱內(nèi)。

b.? 調(diào)節(jié)工作臺下面四個螺桿足的高度，使工作臺四角高度一致。

c.? 安裝曝光頭（由我方派人安裝）

用戶拆換汞燈時注意：①用脫脂棉擦干凈汞燈球面，清洗和安裝汞燈時，手指不要接觸汞燈球面；②裝汞燈時，既要將上下接線片壓緊，又要注意不把汞燈扭斷！接線片如果沒有壓緊，造成汞燈“啟輝”困難，每次換汞燈后，都要進(jìn)行出射光束均勻性調(diào)節(jié)。

按說明書接上電源、氣源和真空源。

6.? 使用、維護(hù)和保養(yǎng)說明

6．1定期檢查：這樣做，可以使光刻機永遠(yuǎn)處于良好的工作狀態(tài)，并達(dá)到其最好的工作性能。

6．1．1每日任務(wù)：

a.? 測量成象表面的照度，通過光欄手輪調(diào)節(jié)照度，使之達(dá)到所希望的照度。同時進(jìn)行不均勻性調(diào)節(jié)。

b.檢查氣壓表：

△ 觀察進(jìn)氣壓是否≥0.3Mpa

△ 將給定壓力調(diào)到0.2Mpa

△ 分離壓力一般調(diào)到0.18Mpa左右

c.檢查真空表

不“吸片”和沒有進(jìn)行“真空吸版”情況下，“系統(tǒng)真空表”上的真空度≥－0.07Mpa左右，否則應(yīng)檢查管路系統(tǒng)，查明漏氣原因，并想法排除。

d.清掃承片臺上平面，無油、無塵、無硅碴等，同時清掃承片臺上安裝的橡皮密著環(huán)，使之無硅碴等。

e.清掃版夾盤上下兩平面，特別是上平面，不得有硅碴、灰塵等，按“吸版”按鈕，吸上版，用手檢查版應(yīng)牢牢吸住，觀察“系統(tǒng)真空表”，“吸版”和“解除吸版”，系統(tǒng)真空表指示值

不應(yīng)有明顯變化。

6．2電器部分使用維護(hù)和保養(yǎng)說明

C-25型精密對準(zhǔn)光刻機電氣控制部分包括可編程序控制器（PLC），真空電機起停、汞燈電路、曝光定時、輸入采樣和輸出控制等幾部分。PLC采用日本OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH-40程控器，主要按鈕開關(guān)采用施耐德公司產(chǎn)品，輸出電磁閥全部采用日本SMC公司生產(chǎn)的VK332型電磁閥，使整機的可靠性大幅提高，并可靈活改變PLC控制程序，以適應(yīng)不同的工藝要求。

6.2.1總功率及電源

電氣控制部分總功率為1.5KW。其中真空泵電機250W汞燈部分約為800W。

電源：真空泵電機單相220V，50HZ。

6.2.2真空泵電機

按“總電源”按鈕（SA11）燈亮，電機運轉(zhuǎn)；關(guān)SA11，燈滅，電機停轉(zhuǎn)。

6.2.3汞燈電路

按下“汞燈電源”按鈕（SA12）,汞燈電源接通。若汞燈不能自然，可按一下“啟輝”按鈕（SB13）。

6.2.4可編程序控制器（PLC）

控制部分采用日本OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH-40型PLC，其主要指標(biāo)如下：

1．? ? ? 電源AC100～240V，50/60HZ，60VA以下。

2．? ? ? 輸出16點（繼電器），AC250V/2A，DC24V/2A。

3．? ? ? 輸入24點，5ma，24VDC。

有關(guān)PLC的詳細(xì)情況參見CPM2AH-40使用說明書。

6.2.5輸入采樣

輸入采樣分按鈕開關(guān)、時間繼電器、位置檢測三種。其代號、功能及其對應(yīng)PLC輸入口地址見下表。

代號

PLC輸入口址

功能

SA1

無

真空吸版

SA2

無

真空吸片

SA3

無

吸盤（掃描）

SA5

003

承臺升降

SA6

004

分離/接觸

SA8

006

壓緊

?

無

粗調(diào)/微調(diào)

?

無

任意/定時

?

010

曝光

KT1

011

曝光時間到

SQ1

無

承臺上限

?

?

?

?

?

?

6.2.6輸出控制

? ? 輸出控制分為電磁閥、指示燈和時間繼電器三種。其代號、功能及對應(yīng)的PLC輸出口地址見下表。

代號

PLC輸出口址

功能

?

無

真空吸版（OFF：吸版）

?

無

真空吸片（OFF：吸片）

KM3

1001

風(fēng)機

?

無

承臺轉(zhuǎn)動

FV5

1002

承臺升降（ON：承臺升）

FV6

1003

三銷鎖緊（OFF：鎖緊）

FV7

1004

吸/松 承臺（ON：吸承臺）

FV8

1005

分離/接觸（ON：分離）

FV10

1007

壓緊（ON：壓緊）

FV11

1100

快門（ON：開快門）

FV11A

無

?

?

1102

承臺升降指示

FV14

1103

壓緊解除

KT1+KA1

1000

曝光時間繼電器

HL4

1105

找平指示燈

HL8

1106

分離指示燈