SJ T 11079-1996 掩膜对准曝光机通用技术条件.pdf

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1、中华人民共和国国家标准对光机通用技术条件GB 11 481 - 8 9 降为SJ/T11079-96 General specification of mask alignment and exposure system 内用范围本标准规定了掩模对准曝光机的术语、技术要求、试验方法、检验规则等，还对供货作了规定。本标准仅适用于接触曝光以及同时具备接触曝光和接近曝光功能的掩模对准曝光机。2 引用标准GBn 193 出口机械、电工、仪器仪表产品包装通用技术条件GB 191 包装储运图示标志GB 6388 运输包装收发货标志SJ 1276 金属镀层和化学处理层质量检验技术要求SJ /Z 1793 电

2、子工业专用设备油漆涂层技术条件3 术语3. 1 接触曝光涂有光致抗蚀剂的基片表面与预制的掩模版接触，用一定波长、光强的光束进行照射，使基片上光致抗蚀剂按预制掩模图形曝光的方法。接触方式可分为硬接触和软接触。3. 2 接近曝光涂有光致抗蚀剂的基片表面与预制的掩模版相距适当间隙(_.般在几十微米以内)，用一定波长、光强的光束照射，使基片七光致抗蚀剂按预制掩模图形曝光的方法。3. 3 掩模对准在集成电路和其他半导体器件的制作过程中，需要对基片进行多次曝光，以在基片上得到所需要的图形，这就要求基片上的图形与曝光所需的掩模图形进行有位匠精度要求的对准，这一过程称为掩模对准。.掩模对准叮分为预对准和精确对

3、准。3. 4 顶对准为f进入精确对准的调整范围和提高效率，在精确对准前，使基片与掩模版按一定位置精度要求置放的过程03. 5 精确对准基片与掩模版最终的精细对准过程。3. 6 曝光机在预制掩模版屏蔽下，利用某种光源对涂有光致抗蚀剂的基片照射，使抗蚀剂感光的一种装置。3. 7 曝光分辨率在集成电路和其他半导体器件制作过程中，曝光分辨率是指在本标准规定环境条件及规定的工艺条件r;，毕片曝光、显影后，获得的细小图形的清晰度，通常用中华人民共和盟机械电子工业部1989-03-21批准所获得的最细图形线宽表示。1990-03-01实1 GB 11481 89 3. 8 预对准精度基片与掩模版预对准完成时

4、，基片图形与掩模版图形相对位置允许的最大误差称为预对准精度。以模版和基片上的标记线的初始相对位置的偏差量作为判断依据。3. 9 对准精度在基片与掩模版精确对准完成后，对准标记中心线之间允许的最大误差称为对准精度。以掩模版和基片上标记中心线的最终相对位置的偏差量作为判断依据。3. 10 分离间隙版与基片表面之间的平行间隙称为分离间隙。分离间隙分为接近曝光所需的曝光间隙，接触光和接近曝光进行掩模对准操作时所需的对准间隙。3. 11 扫描部件在掩模对准过程中，操作者用扫描方式察看基片与掩模版对准状况的机构。3.12 半自动掩模对准除了掩模对准中的精确对准由人工完成以外，其余动作全部自动完成的掩模对准

5、曝光机(包括自动输送基片、自动预对准、自动形成分离间隙、自动曝光等)。3. 13 有效度衡量掩模对准曝光机使用期间维持规定功能概率的一个可靠性指标。能工作时间有效度=能恰叫阳l抽_t1_J.口XI00%.3. 14 次曝光最积分档次为曝光量积分系统的积分数档次。一般情况下，曝光量积分档次设定后，实际曝光时间随曝光光束的光强度变化而变化，并且，实际曝光时间与光强之积为常数，这一常数与曝光档次不相等，但有着对应关系。4产4. 1 按曝光时基片与掩模版的相对位置分为:a. 接触式pb. 接近式。4.2 按曝光光源的波谱范围分为:a. 远紫外线;b. 中紫外线pC. 近紫外线。4.3 按可曝基片的最大

6、尺寸分为:a.如Omm;b. 75mm; c. 100mm; d. 125mm; e. 150mm。4.4 按自动化程度分为:a. 手动pb. 半自动;C. 全自动。2 GB 11481 89 5 技术要求5. 1 一般要求5. 1. 1 掩模对准曝光机应按经规定程序批准的图样及技术文件制造，并应符合本标准的要求。5. 1. 2 掩模对准曝光机应以曝光分辨率、对准精度、光强不均匀性、生产率及有效度为评定质量的五个主要指标。并应在具体产品标准和产品说明书中明确规定和说明。5. 1. 3 掩模对准曝光机的曝光光源中起主要作用的谱线波长、光强及其范围应在具体产品标准及产品说明书中明确规定和说明。5.

7、 1.4 掩模对准曝光机的基本规格、参数、所需动力、外形及安装尺寸应在具体产品标准及产品说明书中明确规定和说明。5. 2 环境条件根据曝光分辨率大小，掩模对准曝光机应分别在表1所列环境条件下正常工作。表1温度曝光分辨率。C相对湿度洁净度振动幅度m % 级m 冬季夏季波动范围1.03.0 士1.0100 3. 05. 0 士2.0100 5.0 士2.5 1 000 1.03.0 1. 0 二二123. 05. 0 2. 0 二三255.0 4. 0 二三505. 3. 2 双目分离视场显微镜两物镜及两目镜的中心距应能连续调节一定距离。调节物镜中心距时，两物镜最大间距应大于所曝基片上的对准标记线

8、间距。视场亮度应能调节，左右视场的亮度应能调到一致，左右两视场应清VI川.JI 。5.4 曝光光源系统5. 4. 1 曝光灯的安装须牢固，位置须能在X、Y、Z方向适当调节。下，必须在3次启动之内完成启辉。5.4.2 有效曝光光束直径应符合表3的规定。启辉性能应良好，在冷态情况3 G 11481一-89一表3mm 基片尺寸世5075 100 125 150 白放曝光光束直径二?:-60二三85二三1l0?135 二三1605.4. 3 曝光光束在掩模版上的光强不均匀性，在配备有梯度滤色片时，应达到或优于士3%;未配备棉度滤色片时，应达到或优于士8%。5.4.4 曝光灯应能连续开启16h，不得自行

9、熄灭。灯室外表温升不得高于40C。5. 5 曝光最控制方式5. 5. 1 快门动作应灵活可靠，无卡死和漏光现象。5.5.2 掩模对准曝光机的曝光量控制方式至少具备下列三种方式中的一种:定时曝光装置，曝光量积分装置攻恒光强装置。5. 5. 3 定时曝光装置的控制时间可在O.1 99. 9s范围内选择。在6.399. 9s内，定时曝光装置的时间误差不大于5%，时间重复性误差不大于2%。5. 5.4 曝光量积分装置的曝光量积分档次可在0.199.9范围内选择。在6.399. 9内，曝光量积分装i吨的积分误差不大于士5%，补偿误差不大于士5%。5.5.5 恒光强装置的光强波动值不大于士3%。5.6 1

10、鼓动台5. 6. 1 掩模对准曝光机应配备可加工人旱按去4规定。片所对应的掩模版板架，基片尺寸与掩模版板架规格对应表4m盯l主主片尺寸50 75 100 125 150 十根架规格75X75 100X100 125X 125 150X150 175X175 L 5. 6. 2 f在模对准曝光机进行掩模对准时，扫描部件及掩模版板架在X、Y方向移动应灵活、平稳，从中心月二始:x、Y方向分别对称移动，其移动量应符合表5规定。扫描部件移动时，在垂直方向的跳动量不大r 10nl;掩模版微调时，微调最小步距应能满足对准精度的要求。对准调节的运动差动比率应在产品标准及产品说明书中明确规定和说明。表5mm 基

11、片尺寸50 75 100 125 150 扫描部件移动量二三5.0二二8.0?10 二三15二二15掩院版与基片相对移动量二三3二二45. 6. 3 进行掩模对准时，承片台和掩模版板架两个部件中，至少须有一个部件可以进行水平转动调节()调节)。转动应灵活、平稳，且具备粗调和微调两种功能。无预对准装置时，粗调范围不小于600，范围不小于50;有预对准装置时，微调范围不小于50。5.6.4 进行掩模对准时，承片台须能垂直升降(Z轴升降)。升降应灵活、平稳，且具有粗调和微调功能，fl-降幅度不小于5mm，微调范围不小于50mo对于需要预曝光的全自动掩模对准曝光机，微调范围应能满足预曝光的需要。采用接

12、近曝光时，微调最小步距不大于2.0m，曝光间隙实测值与设定值的绝对误差不大于士3nl，曝光间隙重复性误差不大于士10%。5. 7 片架盒及输片机构4 GB 11481 89 5. 7. 1 片架盒上下移动应灵活、平稳，升降累积误差不大于士O.5mm。5. 7. 2 输片机构皮带传送应灵活、平稳。传送过程中，应避免送片不到位和过冲现象。5. 7. 3 氮气吹送片时，气压大小应稳定，应避免送片不到位和过冲现象。5.7.4 基片从预定位台转送至承片台的过程中，真空机械于或其他传送机构应平稳、可靠。5.8 顶对准精度全自动掩模对准曝光机的预对准精度在X、Y方向应优于士O.15mm;半自动掩模对准曝光机

13、的预对准精度在X、Y方向应优于士O.30mm。5. 9 对准精度掩模对准曝光机的对准精度应优于曝光分辨率。5.10 曝光分辨率掩模对准曝光机在符合本标准规定的环境条件及规定的光刻工艺条件们规定工艺条件由掩模对准曝光机制造厂提出或由制造厂与使用单位商定)，曝光分辨率应达到具体产品标准及产品说明书中所规定的标称曝光分辨率。5. 11 有效度在符合本标准规定的环境条件及用户遵守具体产品说明书规定的操作规程条件下，全自动掩模对准曝光机的有效度不低于95%;半自动掩模对准曝光机的有效度不低于96%;于动掩模对准曝光机的存放度不低于99%。5.12 外观要求5. 12. 1 开关、仪表及铭牌等面板上的苓部

14、件应布程合理、方便操作，应避免倾斜及错位。5.12.2 油漆涂覆的零部件的涂层应符合SJ/Z1793的要求，涂层外观按E级精加工(一般装饰、保护性涂层)的规定。5.12.3 电镀及化学涂覆的零部件表面应光滑细致，无斑点、锈蚀、起泡、烧结等缺陷其质量标准应符合SJ1276的规定。5.13 安全要求5. 13. 1 掩模对准曝光机的绝缘电阻不得小于2MD。5.13.2.在1500V交流电压下，初级电路与机壳间应耐压1min不被击穿和不产生放电，漏电流不大T 1. OrnAu 5. 13. 3 掩模对准曝光机应有明显的接地标志。5. 14 成套性供货方供给掩模对准曝光机时，应包括主机、附件、易损件和

15、随机技术文件，并满足合同规定的其他要求。备附件、易损件和随机技术文件的品种、规格和数量应在具体产品标准及产品说明书中明确规定和说明。6 试验方法6. 1 -般检查查阅设计文件、产品说明书等有关技术文件，并与具体掩模对准曝光机对照。6. 2 外观检查用日视法对掩模对准曝光机进行外观检查。6. 3 安全险查6. 3. 1 用自动击穿装置在500V直流电压下，测量初级电路与机壳间的绝缘电阻。6. 3. 2 用自动击穿装置测试酣压性能，初级电路与机壳在1500V交流电压下，lrninr均不被击穿，不产t放电现象。并从自动击穿装置上读取漏电流大小。5 GB 11481 89 6. 3. 3 用日视法检查

16、接地标志是否明显。6.4 显微镜检查按显微镜有关标准的检验方法检查掩模对准曝光机配置的显微镜(检查可在显微镜生产厂进行)。6. 5 曝光光漉系统的检查6. 5. 1 用日视法检查曝光灯的安装，在3天内，检查曝光灯启辉性能10次。6. 5. 2 用照度计测量掩模对准曝光机最大可曝基片面积立的光强不均匀性，光强测量点如图1所示(图中#分别缀以50mm、75mm、100mm、125mm、150mm)。试验数据按公式(1)处理。s 图1光强不均匀性测量点示意图E一一-E一u土立一千一:X 100%( 1 ) E皿ax十Emm式中:U一一所测直径范围内，光强不均匀性，%; En阳一一所测圆周四点及中心点

17、五个位置中的最大光强值，mW阶/cm的2勺; Enu川l6. 5. 3 .开启曝光灯16h，此时间内曝光灯不应熄灭，然后用精度等级不低于5级的半导体点测温度t浏IJ过汀寄:外表温度。6. 6 曝光量控制检查6. 6. 1 在光掘系统处于热稳定状态后，连续开启和关闭快门10次，检查快门动作是否灵活，无卡死现象。在关闭快门的情况下，用已涂厚度约为500nm(5 000 )光致抗蚀剂的基片置于快门下2min，检查基片是否曝光，从而确定快门是否有漏光现象。6.6.2 将曝光时间分别调整到6.3s、10s、16s、25s、40s、63s、80s、99.9s的位置上。在每一设定时间下，用最小计时量为O.0

18、1s的电子秒表实测二次。按公式(2)计算定时系统的时间误差。Dt工乓X1州( 2 ) 式中:以一一定时曝光装置设定时间为to的时间误差，%; fo 一定时曝光设定曝光时间，的it-各设定曝光时间下，三次实测曝光时间算术平均值，So将曝光时间的设定值调整到10s和25s的位置上，分别开启10次，用最小计时量为O.01s的电子秒表实m曝光时间，用公式(3)计算曝光时间重复性误差。Rt工坠手f旦X100%(3 ) 6 GB 11 4 81 - 8 9 式中:lft一一定时曝光装置的时间重复性误差，%; t max一10次测量中，实测的最长曝光时间，S; tm山-10次测量中，实测的最短曝光时间，问i

19、一-10次测量曝光时间的算术平均值，506. 6. 3 对电源进行稳压，选用新乖灯。在菜灯启辉30min后，用照度计与最小计表检测积分装置的积分误差。为O.01s的电子秒FE曝光量积分档次于6.3、10、16、25、40、63、80、99.9八种档次，用最小计时量为0.05的电子秒表实测曝光时间，在各设定曝光量档次下，实测三次。用照度计实现Ij光强，用公式(4)计算积分系数值，再用公式(5)计算积分误差。h=i三Jh=iEJ旦旦8 ，1 8工Lo (4 ) h一是川D，工k一X100% .,.,.( 5 ) 装置的积分系数倍，式中:hk, 各设定曝光量积分档次下，积分系数值;Lo一一各设定曝光

20、量积分档次;E，一一一实现曝光光强值，mW/cm2;也t，一一各设定曝光量积分档次f，三次实测曝光时间平均值，问D，-一各设定曝光量积分档次下，曝光最积分装置的积分误差，%。i哩曝光量积分档次于10、25两档，改变曝光光束的光强(调出三种光强，三种光强值之间差值不小于10%)。用照度计实测光强，用最小计时茧为O.015的电子秒表实测曝光时间，用公式向)计算曝光量积分装置的积分补偿误差。式中:R , EFF RgzEFz牛二E.t1川.it.(6) 1._ t 量积分装置的积分补偿误差，%; 设定曝光量积分档次下，实测曝光光束光强mW/cm2; 设定曝光量积分档次下，实测曝光时间，S; E t一

21、设定曝光量积分档次下，改变光强实测曝光量算术平均值。6.6.4 用照度计测量掩模版板架中心点的光强值，每隔1h测一次，实测五次。用公式(7)计算恒光强装置的光强波动值。式中:DLE mm Etmm EP1ax-FF DL = ry,.x E :_ mm X 100 % 恒光强装置的光强波动值，%; 五次测量中，光强最大值，mW/cmz;五次测量中，光强最小值，mW/cm2; ( 7 ) 7 GB 11481 89 注一一五次iR|jTd;光强值的算术平均值，mW/cm2。6, 7 l在动fr检查6, 7. 1 根据产品说明书检查掩模版板架配iEE情况。6. 7. 2 J口讲标卡尺检测扫描部件及

22、掩模版板架移动范围，问时月j千分表检测板架表面跳动址。6.7.3 用址角器检测需平面转动调节的部件的粗调和微调泡围。6. ? 4 用游标卡尺、干分表检测承片台垂直升降的粗调及微i周边围。用干分表检测接近曝光的微调最。-e riL U且h t/ 、j r 将睬光Ib1隙分别设忧在1011m、16，1m、25m，40rn，用干分表实测曝光间隙值，每设定曝光间隙，WJ 二i欠。月j公式(8)计51曝光问隙误差。D只工G，G I ( 8 ) 式中:IL一J在近fl暴茫的曝光间隙误差IHn;G., 一一i安定曝巳问|凉1l:.m; G，-7千设立if曝光间隙f.，二三次实11J曝光间隙的:曰:术平均值，

23、m。将i曝光|问隙分别设iljf在16m、25111I1.各实测10次，用公式(9)计算曝光间隙重复性出差。G一哑C;min 牛Rg=一二二右一一2二:X 100% . 、B/HHJ /E飞J飞rj r: Rg -_-接近曝光IhJI政重复性误差，%; (札i九川川川1川L川，咀一一1川O次;扭泪测1R则tl怕主垣I刊呼中1，曝光间隙实测最大值自阳口m川; G口m川川川lfUi一l刊O次实测曝光间隙的算术平均值，I1m。6. 8 片片A架盒及输片机构检查6. 8. 1 升降片架盒.并用游标卡尺检测片架盒升降累积误差。6. 8. 2 用日视法检查皮带输片、氮气吹片、真宅机械子及其他传递机构的运转

24、情况。6. 9 T员对准精度检查基片预对准后，送至承片台用分辨率版曝光。显影后再由输J1机构送至承片台，用适当的显微镜观察分辨率版标记线与基片标记线对准情况。6.10 对准精度检查在本标准5.15. 8条、5.12条及5.13条检验合格，并在规定工艺条件保证下，用鉴别率版与基片_,j (-筐，而后顶升基片(接触式曝光，使基片与掩模版接触P接近式曝光，基片上升到曝光间隙位TZL进行H暴光并显影。用i亥鉴别率版与曝光、显影后的基片再一次进行精确对准过程。精确对准完成后，使基片处于曝光忧?to用合适的显微镜，观察鉴别率版上图形与基片上图形对准情况。对准精度应符合5.9条要求。6. 11 曝光分辨率检

25、查在本标准6.10条检验合格及规定的工艺条件保证f，基片用分辨率版曝光显版后，用道吁的岐愤镜观察并比较基片与分辨率版线条宽度。6.12 有效度检查连续开机96h，每8h实际曝光并显影-次，检测对准精度、曝光分辨率;其余时间开机运转，模拟光，检查莫余王作性能，并记录能工作时间与因发生故障所需的修复时间(更换易损件除外)，用公式(10)汁算有效度。8 GB 11481 - - 89 A=i占一X100?/o . ( l() ) t 1十f2r式中:A一一有效度.%; tl 一能E作时间，hh 修复时间，h。6. 13 成套性检查根据掩模对准曝光机使用说明书、有关供货合时，检写!产品成f寻呼、7 7

26、. 1 基本地则7. 1. 1 检验由制造单位技术监督部门根据术标准的规定及技术文件的要求进付。用户有特妹丘长时，按供;苛政方协商的试验方法进行。7. 1. 2 掩模对准曝光机应根据不同情况进行交收检验和定型检验，只有吁检验合格，汁连发什恪lE后，产品方能入库或出厂。7.2 交收检验7. 2. 1 交收检验项目包括:a. 一般要求;b. 外观要求;c. 安全要求;d. i坠做镜;e. 曝光光源系统;f. 曝光量控制;g. 攒动合;h. 片架盒及输片机构;i. 成套性;j. 包装;k. 用户特殊要求。7.2.2 掩模对准须逐台进行交收检验.填写检验记录单。7.3 走马1.检验7. 3. 1 有F

27、列情况之J时应作定型检验:a. 新产品试制定型鉴定或老产品转厂生产的试制定型鉴定;b. 正式生产后，如材料、结构、工艺有较大改变，可能IU响产品性能时;c. 国家质量监督机构提出定型检验的要求时。7.3. 2 定型检验项目包括:a. 交收检验的全部项曰:b. 预对准精度;c. 对准精度及曝光分辨率pd. 有坡度pe. 行车试验(只在试制定型鉴定或国家质量监督部门提出要求时进行)。7. 3. 3 在产JIll试制定型鉴定合格基础上，尘产批虽1530台，任意抽样l台;生产批量30白以10.任意抽样2台;生产批量不足15台，累积至15台时.任患抽样lff，进行定型险验。9 GB 11481 89 H

28、 7.3.4 任意抽样进行定型检验时，所抽台数合格，判定型检验合格;所抽台数(只含抽样2台)不合格，判定型检验不合格;有1台不合格者，则加倍抽样，加倍抽样全合格，则定型检验合格，否则判定型检验不合格。8 标志、包装、运输、贮存8. 1 标志8. 1. 1 产品的指示、控制、操作等部兮应有必要的表示名称、位置或状态(方向)、接地等标志。8. .2 掩模对准曝光机应有铭牌，铭牌应固定在明显的部位上，铭牌至少应标出下列内容:3. 制造厂名称;b. 产品名称pC. 产品型了?;d. 制造日期;e. 出厂编号。8.1.3 各种标志、吹符合有关标准规定。8. 2 包装8. 2. 1 掩模对准曝光机的包装应

29、符合GBn193中3.1条箱装，3.5.2条防潮包装及3.5. 5条防震包装的规定。8.2.2 掩模对准曝光机的包装箱上应按GB191的规定，至少标上小心轻放、向上、防棍、童心点包装贮运指示标志。8.2.3 掩模对准曝光机的包装箱上应按GB6388的规定，至少标上品名规格、重量、体积、收发货地点和单位、运输号码8. 3 贮存包装收发货标志。8. 3. 1 掩模对准曝光机必须存放在防潮、防尘及通风良好的室内，不得露天存放。8. 3. 2 掩模对准曝光机的存放期不得超过六个月，如超过六个月，则应在超过的首月开箱进行检查，消除锈迹和霉斑，然后重新封箱保存。8.4运8. 4. 1 掩模对准曝光机应可用

30、铁路、公路、水运及航空运输，运输过程中应避免大于高于10g的冲击加速度。8.4.2 掩模对准曝光机装箱后，按下列要求进行行车试验:a. 设备置于汽车中部并加以固定;b. 汽车的负载不超过汽车额定载重量的1/3;C. 选用3级路面(土路或碎石路)，行车100km;d. 行车速度2040km/ho8.4.3 行车试验完成后，按7.2.1条要求进行检查。9 供货质量保证在用户遵守贮运及使用规程的条件下，从制造厂发货日期起，在15个月内(其中使用期不超过12个月)，掩模对准曝光机确因制造不良或包装不善而发生损坏、不能正常工作时，制造厂应免费为用户修理、更换零部件或整机。但产品说明书中规定的易损件不在此保证范围内。附加说明:本标准由国营南光机器厂负责起草。10