光刻设备操作入门

（一）实训要求

1)非常清楚光刻工艺及各光刻工艺步骤的要求

2)清楚光刻前准备工作的目的和要求,了解使衬底片表面具有干燥疏水特性的各种方法,了解这些方法中的优劣状况,并能采用适当方法对衬底片表面进行处理

3)清楚涂胶工艺的目的和要求,了解在衬底片表面涂附一层粘着性良好的厚度均匀的致密的连续性胶膜的各种方法,并能在工艺制造中选择适当的方法

4)清楚前烘工艺的目的和要求,了解使胶膜中的溶剂全部挥发胶膜保持干燥以利于光化反应时反应充分的各种方法,并能在工艺制造中选择适当的方法

5)清楚曝光工艺的目的和要求,了解使感光区的胶膜发生光化反应在显影时发生溶变的方法,了解曝光工艺的工艺设备常见的用紫外光光刻机进行的接触式选择性紫外光曝光的工艺方法

6)清楚显影工艺的目的和要求,了解对各种胶膜进行显影的不同方法,能在工艺制造中选择适当的方法

7)清楚坚膜工艺的目的和要求,了解去除在显影过程中进入胶膜中的水分(显影液)使保留的胶膜与衬底表面牢固的粘着各种方法,并能在工艺制造中选择适当的方法

8)清楚腐蚀工艺的目的和要求,了解去除衬底表面无胶膜保护薄膜层的各种方法(对不同衬底表面薄膜层的腐蚀,采用不同的腐蚀液和不同的腐蚀工艺),并能在工艺制造中对不同的衬底表面薄膜层选择适当的腐蚀方法

9)清楚去胶工艺的目的和要求,了解去除腐蚀时起保护作用的胶膜各种工艺方法,并能在工艺制造中,对应不同衬底表面薄膜层的性质选择适当的去胶方法

10)因接触化学药品,操作要慎重,要在教师的指导下使用仪器设备,注意安全!

（二）设备概况

美国ABM双面对准光刻机,设备型号为ABM/6/350/NUV/DCCD/BSV/M,如下图所示：

1.光学系统

1)曝光时间调解器:0.1～999.9s(可调节精度0.1s)

2)365～400nm光强传感及电源供应控制电路及反馈闭环

3)声控功率警报装置,可防止系统功率超过设定指标

4)有安全保护装置的温度及其气流传感器

5)全景准直透镜光线偏差半角<1.84°

6)波长滤片检查及安装装置

7)抗衍射反射功能高效反光镜

8)二向色的防热透镜装置

9)防汞灯泄漏装置

10)配备蝇眼棱镜装置

11)配备近紫外(或深紫外)光源,220nm输出强度大约为8～1OmW/cm²,254nm输出强度大约为12～14mW/cm²,365nm输出强度大约为18～20mW/cm²,400nm输出强度大约为30～35mW/cm²

2.主要配置

1)150mm,200mm光源系统

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

3)手动系统,半自动系统

4)支持电源350～2000W

5)支持深紫外近紫外波长(可选项)

6)支持背后对准及MEMS(微机械系统)工艺要求

7)CCD(点和精合器件)或显微镜对准系统

3.主要性能指标

1)光强均匀性(Beam Uniformity):超过50mm区域<±1%,超过1OOmm区域<±2%,超过150mm区域<</span>±3%

2)接触式样曝光特征尺寸CD(近紫外NUV)为0.5μm,接触式样曝光特征尺寸CD(深紫外DUV)为0.35μm,支持接近式曝光,特征尺寸CD:硬接触时为0.8μm,20μm间距时为1μm,50μm间距时为2μm

3)正面对准精度为±0.5μm

4)背面对准精度为±1～±2μm。

5)支持正胶负胶及Su8胶等的厚胶光刻,特征尺寸为100～300μm

6)支持发光二极管(Light Emitting Diode,LED)优异电流控制技术PSS(图形化衬底刻蚀工艺)工艺光刻

7)支持真空接近式接触式曝光

8)支持恒定光强或恒定功率模式

（三）操作指南

1.注意事项

1)根据自己的实际情况选择操作步骤(可能并不需要依次执行以下所有操作,或只需要使用以下部分功能,因为某些开关可能已经打开)

2)如无特别的把握,不要调整操作次序

3)按下右面板上的“Emergency Stop”按钮可以立即停止所有的移动动作,紧急时刻请果断使用。拔出按钮后未完成的动作会继续执行

4)严禁在曝光系统和显微镜系统的滑轨上放置任何东西

5)严禁使用酒精丙酣等化学溶剂擦拭光学部件严禁徒手接触光学部件和片托的工作面

2.开机

1)打开光刻机电源真空泵氮气压缩空气调节背面气压旋钮,使压缩空气气压力约为240kPa,氮气压力约为34kPa,真空压力约为-180kPa值得注意的是,过大的气体压力可能会对设备造成损坏

2)将右面板上的“Align/Home”和“Home/Exposure”开关的显微镜系统和曝光系统都移动到“Home”位置

3.装片

1)检查流程卡,确定光刻版号在曝光前先用酒精擦3只定位脚,以防光刻胶沾污在定位脚上引起聚焦不好另外,在擦定位脚时一定要用一张大净化纸,折成4层,然后插入聚焦板内,以防在擦脚时酒精溅入光刻机里面的镜头

2)如果需要进行双面对准,就用“Mask Frame”开关升起模板架,安装上带背面照明系统的片托,再用“Mask Frame”开关降下模版架

3)根据使用的硅片大小,调节片托上的真空吸孔和硅片限位块的位置需要注意的是,有时可能需要附加一片开孔的薄膜,以确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”按钮,吸住模版

5)用“Mask Frame”开关升起模版架,把准备好的硅片放到片托上,并与掩膜版对准大致位置和旋转角打开“Substrate Vacu μm”开关,吸住硅片

6)打开“Nitrogen ON”开关接通氮气,把片托降低到不会与模版接触的安全位置,用“Mask Frame”开关降下模版架

7)调整片托的Z向位置到硅片与掩膜版较近的距离,用“Chunk Leveling”与模版平面平行

4.对准

1)打开监视器如果需要进行单面对准,就打开显微镜照明光源;如果需要进行双面对准,就打开红外光源

2)把显微镜系统移动到“Align”位置将显微镜的位置焦距放大倍率和CCD(点和藕合器件)的增益调节到监视器可以清楚看见掩膜版图形的位置上调节硅片位置与掩膜版完全对准

3)调节面板上的“Contact”真空度到需要的值

4)若需要进行超高精度的曝光,则此时可以关闭“Substrate Vacu μm”

5)将显微镜系统移回“Home”位置

5.曝光

1)打开汞灯电源,此时电压会指示到最大值按住“Start”按钮约5s触发汞灯,并检查风扇是否正确运转如果触发成功,就会看到电压回到约数十伏的位置如果触发不成功,就先关闭电源,待1min后再打开重新触发注意:一次触发时间不得超过10s,否则可能会损坏电源离上次汞灯关闭(成功触发后的关闭)1Omin内不得再次打开汞灯

2)(一般电源能自动保持在上次设置的参数上,故不需要执行本操作)用“Set”旋钮调节汞灯到需要的功率或光照度如果旋钮不能旋转,就应检查是否处于lock状态当读数时,若测量的是光照度,则CH-A从第一行读数,CH-B从第二行读数注意:非管理人员不得调节“Cali”旋钮,否则会使显示的光照度或功率不准确过高的光照度或功率可能损坏汞灯对于ARC 350W汞灯,推荐使用的光照度为CH-A 15mW/cm²,CH-B 30mW/cm²。

3)打开左面板上的曝光控制电源按钮,设定所需的曝光时间,等汞灯预热8min后开始曝光曝光有以下两种方式

全自动把“Auto Exposure”开关旋转到ON位置,将右面板上的“Home/Exposure”开关拨到“Exposure”位置后,曝光系统会自动移动到硅片上方,并曝光设定的时间

半自动把“Auto Exposure”开关旋转到OFF位置,将右面板上的“Home/Exposure”开关拨到“Exposure”位置后,曝光系统会移动到硅片上方,再按“Auto Exposure"按钮,打开曝光系统,并设定曝光时间

以上两种曝光方式都可以用“Stop”按钮中止曝光并重置计时器“Manual Exposure"曝光时间不受计时器控制,此时再按一次按钮可以停止曝光这种曝光方式一般用于曝光功率测量

4)把曝光系统移回“Home”位置

6.取片

1)关闭“Contact Vacu μm”开关,使硅片与掩膜版脱离接触

2)按“Mask Frame”开关升起膜版架,关闭“Substrate Vacu μm”开关,并取出硅片

3)按“Mask Frame”开关降下膜版架,拔出“Mask Vacu μm”按钮,并取下掩膜版

7.关机

1)关闭汞灯电源(注意:不是左面板上的曝光控制电源,而是台下的示灯电源汞灯电源独立供电,不会在关闭光刻机时一起关闭)

2)关闭真空系统氮气压缩空气

3)关闭光刻机电源