光刻設(shè)備操作入門(mén)

（一）實(shí)訓(xùn)要求

1)非常清楚光刻工藝及各光刻工藝步驟的要求

2)清楚光刻前準(zhǔn)備工作的目的和要求,了解使襯底片表面具有干燥疏水特性的各種方法,了解這些方法中的優(yōu)劣狀況,并能采用適當(dāng)方法對(duì)襯底片表面進(jìn)行處理

3)清楚涂膠工藝的目的和要求,了解在襯底片表面涂附一層粘著性良好的厚度均勻的致密的連續(xù)性膠膜的各種方法,并能在工藝制造中選擇適當(dāng)?shù)姆椒?/span>

4)清楚前烘工藝的目的和要求,了解使膠膜中的溶劑全部揮發(fā)膠膜保持干燥以利于光化反應(yīng)時(shí)反應(yīng)充分的各種方法,并能在工藝制造中選擇適當(dāng)?shù)姆椒?/span>

5)清楚曝光工藝的目的和要求,了解使感光區(qū)的膠膜發(fā)生光化反應(yīng)在顯影時(shí)發(fā)生溶變的方法,了解曝光工藝的工藝設(shè)備常見(jiàn)的用紫外光光刻機(jī)進(jìn)行的接觸式選擇性紫外光曝光的工藝方法

6)清楚顯影工藝的目的和要求,了解對(duì)各種膠膜進(jìn)行顯影的不同方法,能在工藝制造中選擇適當(dāng)?shù)姆椒?/span>

7)清楚堅(jiān)膜工藝的目的和要求,了解去除在顯影過(guò)程中進(jìn)入膠膜中的水分(顯影液)使保留的膠膜與襯底表面牢固的粘著各種方法,并能在工藝制造中選擇適當(dāng)?shù)姆椒?/span>

8)清楚腐蝕工藝的目的和要求,了解去除襯底表面無(wú)膠膜保護(hù)薄膜層的各種方法(對(duì)不同襯底表面薄膜層的腐蝕,采用不同的腐蝕液和不同的腐蝕工藝),并能在工藝制造中對(duì)不同的襯底表面薄膜層選擇適當(dāng)?shù)母g方法

9)清楚去膠工藝的目的和要求,了解去除腐蝕時(shí)起保護(hù)作用的膠膜各種工藝方法,并能在工藝制造中,對(duì)應(yīng)不同襯底表面薄膜層的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)娜ツz方法

10)因接觸化學(xué)藥品,操作要慎重,要在教師的指導(dǎo)下使用儀器設(shè)備,注意安全!

（二）設(shè)備概況

美國(guó)ABM雙面對(duì)準(zhǔn)光刻機(jī),設(shè)備型號(hào)為ABM/6/350/NUV/DCCD/BSV/M,如下圖所示：

1.光學(xué)系統(tǒng)

1)曝光時(shí)間調(diào)解器:0.1～999.9s(可調(diào)節(jié)精度0.1s)

2)365～400nm光強(qiáng)傳感及電源供應(yīng)控制電路及反饋閉環(huán)

3)聲控功率警報(bào)裝置,可防止系統(tǒng)功率超過(guò)設(shè)定指標(biāo)

4)有安全保護(hù)裝置的溫度及其氣流傳感器

5)全景準(zhǔn)直透鏡光線偏差半角<1.84°

6)波長(zhǎng)濾片檢查及安裝裝置

7)抗衍射反射功能高效反光鏡

8)二向色的防熱透鏡裝置

9)防汞燈泄漏裝置

10)配備蠅眼棱鏡裝置

11)配備近紫外(或深紫外)光源,220nm輸出強(qiáng)度大約為8～1OmW/cm²,254nm輸出強(qiáng)度大約為12～14mW/cm²,365nm輸出強(qiáng)度大約為18～20mW/cm²,400nm輸出強(qiáng)度大約為30～35mW/cm²

2.主要配置

1)150mm,200mm光源系統(tǒng)

2)可支持50mm80mm1OOmm150mm200mm(圓/方片)及碎片光刻

3)手動(dòng)系統(tǒng),半自動(dòng)系統(tǒng)

4)支持電源350～2000W

5)支持深紫外近紫外波長(zhǎng)(可選項(xiàng))

6)支持背后對(duì)準(zhǔn)及MEMS(微機(jī)械系統(tǒng))工藝要求

7)CCD(點(diǎn)和精合器件)或顯微鏡對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)

3.主要性能指標(biāo)

1)光強(qiáng)均勻性(Beam Uniformity):超過(guò)50mm區(qū)域<±1%,超過(guò)1OOmm區(qū)域<±2%,超過(guò)150mm區(qū)域<</span>±3%

2)接觸式樣曝光特征尺寸CD(近紫外NUV)為0.5μm,接觸式樣曝光特征尺寸CD(深紫外DUV)為0.35μm,支持接近式曝光,特征尺寸CD:硬接觸時(shí)為0.8μm,20μm間距時(shí)為1μm,50μm間距時(shí)為2μm

3)正面對(duì)準(zhǔn)精度為±0.5μm

4)背面對(duì)準(zhǔn)精度為±1～±2μm。

5)支持正膠負(fù)膠及Su8膠等的厚膠光刻,特征尺寸為100～300μm

6)支持發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)優(yōu)異電流控制技術(shù)PSS(圖形化襯底刻蝕工藝)工藝光刻

7)支持真空接近式接觸式曝光

8)支持恒定光強(qiáng)或恒定功率模式

（三）操作指南

1.注意事項(xiàng)

1)根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇操作步驟(可能并不需要依次執(zhí)行以下所有操作,或只需要使用以下部分功能,因?yàn)槟承╅_(kāi)關(guān)可能已經(jīng)打開(kāi))

2)如無(wú)特別的把握,不要調(diào)整操作次序

3)按下右面板上的“Emergency Stop”按鈕可以立即停止所有的移動(dòng)動(dòng)作,緊急時(shí)刻請(qǐng)果斷使用。拔出按鈕后未完成的動(dòng)作會(huì)繼續(xù)執(zhí)行

4)嚴(yán)禁在曝光系統(tǒng)和顯微鏡系統(tǒng)的滑軌上放置任何東西

5)嚴(yán)禁使用酒精丙酣等化學(xué)溶劑擦拭光學(xué)部件嚴(yán)禁徒手接觸光學(xué)部件和片托的工作面

2.開(kāi)機(jī)

1)打開(kāi)光刻機(jī)電源真空泵氮?dú)?/span>壓縮空氣調(diào)節(jié)背面氣壓旋鈕,使壓縮空氣氣壓力約為240kPa,氮?dú)鈮毫s為34kPa,真空壓力約為-180kPa值得注意的是,過(guò)大的氣體壓力可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞

2)將右面板上的“Align/Home”和“Home/Exposure”開(kāi)關(guān)的顯微鏡系統(tǒng)和曝光系統(tǒng)都移動(dòng)到“Home”位置

3.裝片

1)檢查流程卡,確定光刻版號(hào)在曝光前先用酒精擦3只定位腳,以防光刻膠沾污在定位腳上引起聚焦不好另外,在擦定位腳時(shí)一定要用一張大凈化紙,折成4層,然后插入聚焦板內(nèi),以防在擦腳時(shí)酒精濺入光刻機(jī)里面的鏡頭

2)如果需要進(jìn)行雙面對(duì)準(zhǔn),就用“Mask Frame”開(kāi)關(guān)升起模板架,安裝上帶背面照明系統(tǒng)的片托,再用“Mask Frame”開(kāi)關(guān)降下模版架

3)根據(jù)使用的硅片大小,調(diào)節(jié)片托上的真空吸孔和硅片限位塊的位置需要注意的是,有時(shí)可能需要附加一片開(kāi)孔的薄膜,以確保硅片能完全封堵真空吸孔

4)把掩膜版放到模版架上,按下“Mask Vacu μm”按鈕,吸住模版

5)用“Mask Frame”開(kāi)關(guān)升起模版架,把準(zhǔn)備好的硅片放到片托上,并與掩膜版對(duì)準(zhǔn)大致位置和旋轉(zhuǎn)角打開(kāi)“Substrate Vacu μm”開(kāi)關(guān),吸住硅片

6)打開(kāi)“Nitrogen ON”開(kāi)關(guān)接通氮?dú)?把片托降低到不會(huì)與模版接觸的安全位置,用“Mask Frame”開(kāi)關(guān)降下模版架

7)調(diào)整片托的Z向位置到硅片與掩膜版較近的距離,用“Chunk Leveling”與模版平面平行

4.對(duì)準(zhǔn)

1)打開(kāi)監(jiān)視器如果需要進(jìn)行單面對(duì)準(zhǔn),就打開(kāi)顯微鏡照明光源;如果需要進(jìn)行雙面對(duì)準(zhǔn),就打開(kāi)紅外光源

2)把顯微鏡系統(tǒng)移動(dòng)到“Align”位置將顯微鏡的位置焦距放大倍率和CCD(點(diǎn)和藕合器件)的增益調(diào)節(jié)到監(jiān)視器可以清楚看見(jiàn)掩膜版圖形的位置上調(diào)節(jié)硅片位置與掩膜版完全對(duì)準(zhǔn)

3)調(diào)節(jié)面板上的“Contact”真空度到需要的值

4)若需要進(jìn)行超高精度的曝光,則此時(shí)可以關(guān)閉“Substrate Vacu μm”

5)將顯微鏡系統(tǒng)移回“Home”位置

5.曝光

1)打開(kāi)汞燈電源,此時(shí)電壓會(huì)指示到最大值按住“Start”按鈕約5s觸發(fā)汞燈,并檢查風(fēng)扇是否正確運(yùn)轉(zhuǎn)如果觸發(fā)成功,就會(huì)看到電壓回到約數(shù)十伏的位置如果觸發(fā)不成功,就先關(guān)閉電源,待1min后再打開(kāi)重新觸發(fā)注意:一次觸發(fā)時(shí)間不得超過(guò)10s,否則可能會(huì)損壞電源離上次汞燈關(guān)閉(成功觸發(fā)后的關(guān)閉)1Omin內(nèi)不得再次打開(kāi)汞燈

2)(一般電源能自動(dòng)保持在上次設(shè)置的參數(shù)上,故不需要執(zhí)行本操作)用“Set”旋鈕調(diào)節(jié)汞燈到需要的功率或光照度如果旋鈕不能旋轉(zhuǎn),就應(yīng)檢查是否處于lock狀態(tài)當(dāng)讀數(shù)時(shí),若測(cè)量的是光照度,則CH-A從第一行讀數(shù),CH-B從第二行讀數(shù)注意:非管理人員不得調(diào)節(jié)“Cali”旋鈕,否則會(huì)使顯示的光照度或功率不準(zhǔn)確過(guò)高的光照度或功率可能損壞汞燈對(duì)于ARC 350W汞燈,推薦使用的光照度為CH-A 15mW/cm²,CH-B 30mW/cm²。

3)打開(kāi)左面板上的曝光控制電源按鈕,設(shè)定所需的曝光時(shí)間,等汞燈預(yù)熱8min后開(kāi)始曝光曝光有以下兩種方式

全自動(dòng)把“Auto Exposure”開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到ON位置,將右面板上的“Home/Exposure”開(kāi)關(guān)撥到“Exposure”位置后,曝光系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到硅片上方,并曝光設(shè)定的時(shí)間

半自動(dòng)把“Auto Exposure”開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF位置,將右面板上的“Home/Exposure”開(kāi)關(guān)撥到“Exposure”位置后,曝光系統(tǒng)會(huì)移動(dòng)到硅片上方,再按“Auto Exposure"按鈕,打開(kāi)曝光系統(tǒng),并設(shè)定曝光時(shí)間

以上兩種曝光方式都可以用“Stop”按鈕中止曝光并重置計(jì)時(shí)器“Manual Exposure"曝光時(shí)間不受計(jì)時(shí)器控制,此時(shí)再按一次按鈕可以停止曝光這種曝光方式一般用于曝光功率測(cè)量

4)把曝光系統(tǒng)移回“Home”位置

6.取片

1)關(guān)閉“Contact Vacu μm”開(kāi)關(guān),使硅片與掩膜版脫離接觸

2)按“Mask Frame”開(kāi)關(guān)升起膜版架,關(guān)閉“Substrate Vacu μm”開(kāi)關(guān),并取出硅片

3)按“Mask Frame”開(kāi)關(guān)降下膜版架,拔出“Mask Vacu μm”按鈕,并取下掩膜版

7.關(guān)機(jī)

1)關(guān)閉汞燈電源(注意:不是左面板上的曝光控制電源,而是臺(tái)下的示燈電源汞燈電源獨(dú)立供電,不會(huì)在關(guān)閉光刻機(jī)時(shí)一起關(guān)閉)

2)關(guān)閉真空系統(tǒng)氮?dú)?/span>壓縮空氣

3)關(guān)閉光刻機(jī)電源