一、主要用途和主要性能指标

主要用途：

⒈ 主要用于中小规模集成电路、半导体元器件、声表面波器件的研

制和生产。

⒉ 由于本机找平机构先进，找平力小、使本机不仅适合硅片、玻璃片、陶瓷片、铜片、不锈钢片、宝石片的曝光，而且也适合易碎片如砷化钾、磷化铟等基片的曝光以及非圆形基片和小型基片的曝光。

主要构成

主要由高精度对准工作台、双目分离视场CCD显微显示系统、采用高

均匀性的多点光源、 蝇眼、LED、曝光头，PLC电控系统、气动

系统、真空管路系统、直联式无油真空泵、二级防震工作台和附件箱

等组成。

主要性能指标：

1有三种版夹盘,能真空吸附5" ×5"或4" ×4"或3" ×3"方形掩板。对版的厚度无特殊要求（1～4mm皆可）。如果不同于上述尺寸的版，真空无法吸附，但可采用夹盘上的螺孔，和特殊的压片固定版。

2设有相对应的真空吸附基片的“承片台”三个，分别适用于φ4，φ3，φ2片。对于非标准片或碎片，只要堵塞相应的小孔，同样能真空吸附。

3照明：

光源：采用GCQ350Z型超高压水银直流汞灯。

照明范围：≤110mm

不均匀性：ф100mm内±3%

可使用的波长：g线、h线、I线的组合。

成象面照明：光照度2～20毫瓦/厘米²,任意可调(出厂时,照明度调在4mw/cm²)。

4采用进口时间继电器（该继电器可从0.1秒～999.9秒预设）控制真空快门，动作准确可靠。

5该机为接触式光刻机，但可实现：

a. 硬接触曝光：用管道真空来获得高真空接触,真空≤-0.05MPα。

b. 软接触曝光：接触压力可将真空降到-0.02MPα～-0.05MPα之间。

c. 微力接触曝光：小于软接触,真空≥-0.02MPα。

6分辩率估计：如果用户的“版”、“片”精度符合国家规定，环境、温度、湿度、尘埃得到严格控制，采用正性光刻胶，且匀胶厚度得到严格控制。加之前后工艺先进的话，硬接触曝光的最小分辨度可达1μm以上。如果作为批量生产,建议使用在1.5μm以上。

1. 7对准：

a.                      对准显微镜：1、由两支变焦显微镜，两支CCD摄像头，一台液晶显示器和X.Z方向调节机构组成。

2、该显微镜双物镜距离可调。

3、该显微镜既可通过显示屏同时看见两物镜的象，也可转换成只看左物镜或右物镜的象。

4、总放大倍数：0.7×42～4.5×42=30X～189X。

b. 对准台：（采用片动，版不动方式）

X、Y调整：硅片X、Y的对准采用切斯曼机构或微分头调节。

粗调≥±3mm

细调≤±0.3mm。

Q调整：转角≤3°（另设粗调机构，可进行±15°粗调）

对准间隙（分离间隙）0∽50μm任意可调。

整个对准台相对于显微镜可作±15mm扫描运动。

“接触、分离”20μm情况下，片相对于版的“漂移量”，可调到≤0.5μm。

8设备所需能源：

主机电源： 220V±10%   50HZ

洁净空气≥0.4mpα

真空：-0.07～－0.08MPα。

9 尺寸和重量：

 尺寸：机体900（长）×674（宽）×882（高）。

重量：150Kg。

机体放在专用工作台上。

工作台630（长）×654（宽）×645（高）。

高度可调范围0～30mm。

重量180Kg（工作台后侧装有电气部分）。

总重量≤330Kg

10光刻机的组成

1主机

a. 主机（含机体和工作台）

b. 对准采用CCD双视场系统

c. 蝇眼光源曝光头

2附件

a. 主机附件：

（1）    3"□型掩版夹盘

4"□型掩版夹盘（出厂时安装到机器上）

5"□型掩版夹盘。

（2）    用于φ2"基片的真空夹持承片台。

       用于φ3"基片的真空夹持承片台（出厂时安装到机器上）。

用于φ4"基片的真空夹持承片台。

2.1安装环境：

b. 建议室温保持在25℃±2℃（77°F±3.6°F华氏）。

c. 相对湿度不超过60%

d. 振动，因为光刻机要求很高的对准精度，故要求机器安装在无振动的地方，保持振幅不超过4μm。

e. 净化。房间的净化也很重要，特别是生产线条很细的产品，希望房间净化到100级。

2.2对掩版的要求：

  该机对掩版厚度无要求而外形尺寸和不平整度都应符合国家标准。非标版无法真空吸附，只能用压片压紧。

2. 工作原理及结构说明：

3.1术语：

本机由主机、工作台、电控盒和附件箱构成。

主机由曝光头、显微镜、板架、承片台、Z向运动装置、五层导轨和切斯曼机构等组成。

 电控盒安装在工作台后面，内有可编程序控制器一台及低压电器。

附件箱内装有不同规格的“承片台”、“掩板架”。

3.2曝光头：蝇眼曝光头

3.2.1照度不均匀性的测量及计算：

不均匀性用曝光检测计测量（UV-A型紫外辐照计，北师大生产）

              E最大 - E最小

U = ±────────×100%

                  E最大 + E最小

测量5点或9点（如右图）

本机拥有高均匀性的曝光系统，其不均匀性≤±5%。

3.2.2曝光时间的控制

本机设有进口时间继电器，可进行0.1～999.9秒曝光时间的预选。

3．4对准台

3.4.1对基片楔形偏差的“找平”机构：

传统的“找平”机构，采用“半球体”机构，这种机构的“找平力”比较紧塞，用气浮办法虽然解决了紧塞问题，但又产生了新的问题，一方面，Q角有了变化，另一方面气浮时，承片台反而不平，片在顶版的过程中虽然逐渐找平，但反复先接触的地方，版上图形最容易擦伤！而且容易产生“漂移”。

本机采用“三点找平”机构（如图2）科学的解决了光刻机最难解决的“漂移”问题（一般可调到0.5μm左右），这是一大进步，有利于套刻精度的提高，避免了操作工人因“漂移”而反复对准，或是在接触情况下进行的有可能擦伤版的对准！这不仅提高了套的速度，而且因版的接触次数大大减少，而提高了产品

的成品率。

3.4.2复印机构

a.“真空复印”

   属于是接触式光刻机，曝光时片要顶紧版，由于存在顶紧力，片顶紧版时，版向上弯曲变形，造成中间部位接触不良，影响曝光分辩率和产品成品率。我们采用密封圈A进行密封，并通过B管道使C腔抽真空，大气的压力把版压向片，使之版片牢牢压紧，压紧力的大小，可通过通入管道的“密着真空度”进行调节。真空度≤500mmHg叫软接触，≥500mmHg叫硬接触。

b.“微力接触”

本机由于运用“三点找平”机构，不仅“找平”非常理想，而且“找平力”也非常小，因而找平力使版的变形也小。为了提高版的复用率，和产品成本率，用户不一定用“真空复

印”方式曝光，用微力接触曝光也可以。

3．4．3对准台

  对准台由以下部件组成：

a.“板架机构”：

 “版”真空吸附在“版夹盘上”，“版夹盘”固定在板架机构燕尾槽内。

b.“三点找平”及承片台升降机构：

  “三点找平”机构非常理想地消除基片的楔形误差，承片台的升降由气缸执行，而导向精度靠非常精密的，无间隙运动的“滾珠直进导轨”。承台可作±3°旋转运动。

c.微分离机构：

“接触”-“分离”是靠微分离机构实现的。微分离机构是用调压阀改变气压大小，“簧片”变形大小实现的，简单、可靠。

d.五层导轨

  上三层导轨实现承片台对版的相对运动。（X和Y向）粗调±3mm，细调±300μm.

   下面二层导轨实现对准台相对于显微镜X、Y（±15mm）扫描运动。

由于采用片运动，版不运动，显微镜里的版上图形不动。五层导轨的自重力和版片间的顶紧力一致，所以导轨间的间隙始终是自动消除的，因而提高了套刻对准精度，减少了“漂移”。

4. 操作程序的简要说明：

每天上班后，清洁曝光机各部位，尤其是清扫“承片台”上平面和承片台上的“真空密着环（橡皮，使之无油、无尘、无硅碴等），然后注意将承片台推入或拉出到极限位置。

4. 1 打开电源开关，（机箱上标有“电源”字的开关），开关灯亮，气压表显示数值。

此时检查左表板上的“系统真空”表，看是否保持真空度≥-0.07MPa以上，否则要检查漏气原因并消除之。

4．2打开汞灯电源（左表上标有“汞灯”字样的开关），指示灯亮。

此时观察电流表指针，直到电流表指针动作，并指到5A左右，说明汞灯已点燃。

最少要15分钟以后，汞灯亮度才能稳定，操作者才能进行以下工作。

4．3调节气压（左表板）

 观察进气压力，是否≥0.3Mpa，然后调节“给定压力”=0.2Mpa，最后调节“分离压力”，一般调到0.18Mpa左右。

4．4“真空吸版”

 将版放到版夹盘上，按“真空吸版”开关（面板上标有“吸版”字样的开关），指示灯亮。版被吸牢。如果“系统真空表”因这一动作而掉表，应查明原因，是否版不平，或者版和版夹盘上有杂物。

4．5“真空吸片”

  将承片台拉出，检查承片台表面是否清洁，放上片，按“真空吸片”开关（面板上标有“吸片”字的开关）灯亮，片被吸牢。

 如果片的底面不平，片不规则（如碎片）等，片的吸牢程度将低，而且“系统真空表”有掉表现象，如果严重，将影响吸片牢度。

4．6承片台上升并实现片对版的自动找平。

将承片台推入后，按“承片台上升”键（面板上标有“台升”字的开关）灯亮，承台上升，升降速度可通过气路调节，一般到从启动到结束为2秒左右。此时，操作者观察“找平”指示灯是否亮？（亮为正常），指示灯亮，说明版、片已找平，而且三销已锁紧。分离开的承片台上半部和下半部，由解除真空吸附变成“真空吸附”。

4．7．2进行粗细调对准

对准操作，必须在分离情况下操作，右表板和鼠标上设有“按”键，点动一下，分离灯亮，再点动一下，接触灯亮，分离灯灭。此时曝光条件满足，不允许接触状态下进行细调粗调操作，否则将擦伤版！X、Y微分头进行调节。

4．7．3扫描运动

扫描手柄设在主机右侧，按下开关，可进行±15mm扫描运动。

4．7．4真空压紧

当操作者确信版和片已对准，首先按接触分离键，使之接触，确信版片对准符合要求，可按“真空压紧”键（面板上标有“压紧”字的键）。

本机设有这个键，以便操作者在显微镜观察下看“真空密着”时，是否“跑片”。确信没有跑片，对准情况好才能进行下一步。

3.  8曝光

     曝光前必须预设曝光时间，本机右板上设有进口的0.1～999.9秒时间继电器，设定你所需要的时间，再用手搬动曝光头使之对准承片台，此时已触动曝光头座上的接近开关，曝光计时开始，时间继电器上的时钟数码不断闪动，真空快门在计时开始时已打开，直到预设时间到，快门关、曝光结束。

如果用户觉得999.9秒还不够的话，本机还设有任意延长开关。

5．安装说明：

5．1拆箱：拆箱取出主机和附件箱时，不需使用无尘房间，一旦拆箱后，特别是从密封的塑料袋式小木箱取出每个单元时，应立即放入无尘房间。

拆箱程序：

a.  大箱拆开后，拆去塑料罩和干燥剂。

b.  拆去主机周围的附件箱。

c.  拆去主机工作台四个脚的连接件，装上四个防尘足垫。

d.  用人工抬台面版，将主机移入净化间要安装的地方。

5．2安装和清洗：

a.  认真清洗各承片台和版夹盘（包括“备件”），不用备件仍需涂上防锈油，放到备件箱内。

b.  调节工作台下面四个螺杆足的高度，使工作台四角高度一致。

c.  安装曝光头（由我方派人安装）

用户拆换汞灯时注意：①用脱脂棉擦干净汞灯球面，清洗和安装汞灯时，手指不要接触汞灯球面；②装汞灯时，既要将上下接线片压紧，又要注意不把汞灯扭断！接线片如果没有压紧，造成汞灯“启辉”困难，每次换汞灯后，都要进行出射光束均匀性调节。

按说明书接上电源、气源和真空源。

6.  使用、维护和保养说明

6．1定期检查：这样做，可以使光刻机永远处于良好的工作状态，并达到其最好的工作性能。

6．1．1每日任务：

a.  测量成象表面的照度，通过光栏手轮调节照度，使之达到所希望的照度。同时进行不均匀性调节。

b.检查气压表：

△ 观察进气压是否≥0.3Mpa

△ 将给定压力调到0.2Mpa

△ 分离压力一般调到0.18Mpa左右

c.检查真空表

不“吸片”和没有进行“真空吸版”情况下，“系统真空表”上的真空度≥－0.07Mpa左右，否则应检查管路系统，查明漏气原因，并想法排除。

d.清扫承片台上平面，无油、无尘、无硅碴等，同时清扫承片台上安装的橡皮密着环，使之无硅碴等。

e.清扫版夹盘上下两平面，特别是上平面，不得有硅碴、灰尘等，按“吸版”按钮，吸上版，用手检查版应牢牢吸住，观察“系统真空表”，“吸版”和“解除吸版”，系统真空表指示值

不应有明显变化。

6．2电器部分使用维护和保养说明

C-25型精密对准光刻机电气控制部分包括可编程序控制器（PLC），真空电机起停、汞灯电路、曝光定时、输入采样和输出控制等几部分。PLC采用日本OMRON公司生产的CPM2AH-40程控器，主要按钮开关采用施耐德公司产品，输出电磁阀全部采用日本SMC公司生产的VK332型电磁阀，使整机的可靠性大幅提高，并可灵活改变PLC控制程序，以适应不同的工艺要求。

6.2.1总功率及电源

电气控制部分总功率为1.5KW。其中真空泵电机250W汞灯部分约为800W。

电源：真空泵电机单相220V，50HZ。

6.2.2真空泵电机

按“总电源”按钮（SA11）灯亮，电机运转；关SA11，灯灭，电机停转。

6.2.3汞灯电路

按下“汞灯电源”按钮（SA12）,汞灯电源接通。若汞灯不能自然，可按一下“启辉”按钮（SB13）。

6.2.4可编程序控制器（PLC）

控制部分采用日本OMRON公司生产的CPM2AH-40型PLC，其主要指标如下：

1．      电源AC100～240V，50/60HZ，60VA以下。

2．      输出16点（继电器），AC250V/2A，DC24V/2A。

3．      输入24点，5ma，24VDC。

有关PLC的详细情况参见CPM2AH-40使用说明书。

6.2.5输入采样

输入采样分按钮开关、时间继电器、位置检测三种。其代号、功能及其对应PLC输入口地址见下表。

代号

PLC输入口址

功能

SA1

无

真空吸版

SA2

无

真空吸片

SA3

无

吸盘（扫描）

SA5

003

承台升降

SA6

004

分离/接触

SA8

006

压紧

无

粗调/微调

无

任意/定时

010

曝光

KT1

011

曝光时间到

SQ1

无

承台上限

6.2.6输出控制

    输出控制分为电磁阀、指示灯和时间继电器三种。其代号、功能及对应的PLC输出口地址见下表。

代号

PLC输出口址

功能

无

真空吸版（OFF：吸版）

无

真空吸片（OFF：吸片）

KM3

1001

风机

无

承台转动

FV5

1002

承台升降（ON：承台升）

FV6

1003

三销锁紧（OFF：锁紧）

FV7

1004

吸/松 承台（ON：吸承台）

FV8

1005

分离/接触（ON：分离）

FV10

1007

压紧（ON：压紧）

FV11

1100

快门（ON：开快门）

FV11A

无

1102

承台升降指示

FV14

1103

压紧解除

KT1+KA1

1000

曝光时间继电器

HL4

1105

找平指示灯

HL8

1106

分离指示灯