文档介绍：URE—2000/25型深度光刻机说明书
中国科学院光电技术研究所
目录
整机系统描述
性能指标和设备参数
系统工作原理及结构
工作原理
机械结构图
电控系统框图
关键部件结构图
气路图
电器接线图及接线表
环境要求
安装要求—场地大小、电源要求等
面板及仪表说明
操作步骤—工作过程
整机系统描述
URE-2000/25型深度光刻机,是在URE-2000A和URE-2000B基础上开发成功的,其主要特点是:
灯源采用200W交流高压***灯,曝光波长使用365nm,曝光面积f100mm(可扩展为150mm´150mm)。曝光系统采用积木错位蝇眼透镜实现均匀照明和平滑衍射效应。
掩模面的最大照度可达10mW/cm(用365nm探头测量,曝光面积f100mm),照度可通过曝光系统内部的可变光栏进行调节。
对准采用双目双视场对准显微镜(D对准系统),对准显微镜的有三对目镜和三对物镜可以互换,组合后最大倍数为375倍。对准物镜轴距可在20mm-63mm之间变化。在目镜中可单独观察到一个视场的像,也可同时观测到两个视场的像。
机器由单片机系统通过主机上控制面板进行操作(D的对准系统则通过主计算机进行操作)。
工件台可带动掩模样片一起作X、Y整体运动(关掉工件台真空),也可X、Y整体运动锁紧(关掉工件台真空)。样片相对于掩模可作X、Y、Z、六维运动,其中X、Y、Z、通过手轮调节,分别通过球气浮调节。、3英寸、4英寸、5英寸四种掩模吸盘。
性能指标和设备参数
曝光面积:75mm×75mm (可扩展为φ 100mm)
分辨力:1-(胶厚2微米的正胶)
最大胶厚300微米(SU8胶)
套刻精度:±
掩膜样片整体运动范围:X:15mm,Y:15mm
掩膜尺寸:,3寸,4寸,(可扩展至5寸)
样片尺寸:直径φ 15mm -φ100mm
厚度 – 6mm
照明均匀性:±3% (75mm×75mm范围)
掩膜相对于样片运动行程:X:±3mm;Y:±3mm;θ:±6度)
***灯功率:200W(直流)
曝光方式定时(可倒计时曝光,-999s)和定剂量
对准光学系统调焦范围:
曝光面功率密度:13mW/cm
系统工作原理及结构
曝光光学系统
曝光光学系统的功能主要有:平滑衍射效应、实现均匀照明、滤光和冷光处理、实现强光照明和光强调节。
按照Fraunhofer的衍射理论,宽为2a的单缝用波长为l的光照明,在离f远处产生的衍射光强分布是:
由于衍射使主峰旁边还有很多次峰,造成光刻线条质量下降,线条越细、距离越远、曝光波长越长,则这一现象越明显。
图1 不消衍射时在工件上的光强分布图2 采用积木错位蝇眼透镜时在工件上的光强分布
在本设备中采用积木错位式蝇眼透镜(结构如图3示)形成多点光源,由于采用积木错位式蝇眼透镜,保证单根积分棒截面为正方形,从而具有两好的加工性和装配性,同时保证在任意积分棒的结合处只有两个棱,故易实现不漏光,此外还保证任意积分棒和周围的积分棒等距离,对保证照明均匀性和消衍射效果明显。从而保证光刻分辨率。
图3 积木错位式蝇眼透镜
多点光源实现均匀照明的原理
系统采用柯拉照明的原理(如图4示),积分镜是由多块蝇眼透镜拼接而成,能将能量分布不均匀的宽光束分解为若干细光束,各细光束均按柯拉原理照明在掩模面上。由于在细光束范围内能量分布基本上是均匀的,因而在掩模面上得到均匀照明。由于细光束均叠加在掩模的相同区域,这就实现了照明的高能量化。
图4 均匀照明工作原理
高压***灯发出的光包括i线、h线、g线及可见光和红外等多种成分,其中i线、h线、g线是曝光所需要的,而可见光和红外等多种成分则对曝光是有害的。在本方案中,椭球镜和第一块反射镜镀冷光介质膜,所有透镜均镀紫外增透膜,并在光路上配紫外干涉滤光片。
采用200W高压交流***灯,负透镜和积木错位蝇眼透镜均采用紫外透过率高的熔石英,并采用大包容角的椭球反射镜。使用i线滤光片时在掩模面的能量密度可达到13mW/cm以上。
***灯安装在一个三维工件台,通过三维调节可将***灯调节在椭球的焦点上,这样可保证照明面的能量最强,同时保证照明均匀性最好。另外在照明光学系统有一个可变光栏,可以调节照明面能量的强弱。
快门控制
采用旋转气缸,通过二位五通电磁阀进行控制。曝光方式采用到计时定时自动曝光,也可采用定剂量曝光。由于快门位于后焦点处,因此温度很高(左右),快门叶片采用镜面不锈