URE-2000S型紫外单双面深度曝光光刻机使用及维护指南

URE-2000S型紫外单双面深度曝光光刻机使用及维护指南 URE-2000S 本仪器是集光、机、电一体用于微细加工的精密设备，使用者应具有 相应的专业技术知识。 以下情况之一，不属厂家的责任范围： 由于使用者操作不当、未按使用说明书要求使用或使用者人为造成 的设备损坏。 未经生产厂家许可，任何第三方对本设备进行变动、拆装造成设备 不能正常工作。 由于不可抗拒力（如：火灾、地震等）造成的设备损坏。 单位：中国科学院光电技术研究所 地址：四川省成都市双流350信箱 邮编：610209 联系人：胡 松 电话：028—85100564 传真：028—85100564 URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 1 概述?????????????????????????????????????????????????????????????????????2 1.1 用途??????????????????????????????????????????????????????????????????2 1.2 主要结构????????????????????????????????????????????????????????????2 1.3主要特点?????????????????????????????????????????????????????????????2 1.4主要技术指标???????????????????????????????????????????????????????3 1.5 环境要求?????????????????????????????????????????????????????????????3 2 操作方法????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1 操作面板简介???????????????????????????????????????????????????????3 2.2开机顺序??????????????????????????????????????????????????????????????4 2.3 单、双面对准???????????????????????????????????????????????????????5 2.3.1单面对准???????????????????????????????????????????????????????????5 2.3.1.1准备工作????????????????????????????????????????????????????????5 2.3.1.2显微镜对准?????????????????????????????????????????????????????7 2.3.2 双面对准???????????????????????????????????????????????????????????7 2.4 曝光????????????????????????????????????????????????????????????????????8 2.5 取出样片及掩模板??????????????????????????????????????????????????9 2.6 关机顺序??????????????????????????????????????????????????????????????9 3 常见问题及处理???????????????????????????????????????????????????????10 4 包装、运输、储存????????????????????????????????????????????????????10 5 其他注意事项??????????????????????????????????????????????????????????11 - 1 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 URE-2000S型紫外单双面深度曝光光刻机主要用于常规微型器件、结构的微细加 工及MEMS、双向可控硅、声表面波器件、大功率整流器、石英晶体谐振器及微流体 结构等特种器件、结构的双面深度微细加工。此外，该设备还可作为相关实验设备广泛 应用于高校及研究所开展微细加工工艺研究。 URE-2000S型紫外单双面深度曝光光刻机主要由曝光系统、工件台系统、对准系统 以及控制系统等组成，如图1所示。 （1－曝光头；2－显微镜；3－对准工件台；4－操作面板；5－机柜） 图1 URE-2000S型紫外双面深度曝光光刻机结构组成（不同型号设备外观可能略有不同） （1）结合先进的CCD图像底面对准技术、采用单曝光头实现双面对准曝光的总体 思路，结构新颖，整机性能优越，曝光操作直观、方便。 （2）掩模板取放采用翻转式基准平板、样片取放采用推拉式基准平板、真空吸附 的方式，方便快捷，工作效率高。 （3）采用500W或1000W高均匀高强度照明技术，大大缩短了曝光时间，对深度光 刻非常有利。 （4）新颖的高精度、多自由度掩模-样片精密对准工件台结构设计，使掩模-样片 的对准精度及速度得到极大提高。 （5）采用特别改进的侧壁陡度增强技术及衍射效应平滑技术，曝光质量明显提高。 - 2 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 光源：200W、350W、500W或1000W I线汞灯（根据用户需求配备）； 曝光面积：110mm×110mm ~ 150mm×150mm或根据用户需求定制； 照明均匀性：,3.5%(110mm×110mm)；,5%(150mm×150mm) 对准方式：底面对准（双面） 显微镜对准（单面） 分辨力：0.8,m ~ 1.2,m； 样片相对于掩模运动行程：X：,5mm；Y：,5mm；,：,6:； 基片尺寸：,95mm ~ 150mm×150mm或根据用户需求定制； 掩模尺寸（英寸）： 4、5、6或根据用户需求定制； 最大胶厚（SU8胶）：600,m ； 曝光线条侧壁陡度：86? , 供电条件：220V、50Hz(大于10A) 温度条件：冬季：20:C,1:C 夏季：25:C ,1:C 湿度条件：相对湿度35% ～ 50% 洁净度：100级 振动幅度：, 3,m , 有自来水或循环水源；有压缩气体设备（如压缩气瓶、空压机等）及抽真空设备 （如真空泵），真空抽速：大于8(l/s)。 分别显示压缩空气（或氮气等）气体总压力及真空度（真空泵抽 取），只有在合适的气体压力及真空条件下，才能可靠实现对气动系统的控制。 用于调节压缩气体总压力。当气体总压力过大或过小，气动系统不能可靠 控制时，可通过调节此旋钮（ ）将气体总压力调节到合适大小。 - 3 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 将此拨动开关向上拨动，则将掩模板与掩模夹锁紧；向下拨动，则将掩模板 与掩模夹松开。 将此拨动开关向上拨动，则将掩模夹与工件台箱体锁紧；向下拨动，则将 掩模夹与工件台箱体松开。 接入汞灯电源后，按下此按键开关（），汞灯点亮。再次按下此按键开关（），汞灯熄灭。 CCD当采用显微镜对准时，将此拨动开关拨动到“显 微镜照明”位置，则显微镜照明光源点亮，此时用于显微镜对准时照明；当采用CCD对准时，将此拨动开关拨动到“CCD照明”位置，则CCD照明光源点亮，此时用于CCD对准时照明；当此拨动开关位于中间位置时，显微镜照明及CCD照明都将关闭。 接入控制电源后，按下此按键开关（），接通控制电源。再次按下此按键开关（），断开控制电源。 按下此按键开关（），风扇开始工作，用于汞灯辅 助散热。再次按下此按键开关（），风扇停止工作。 图2操作面板 （1） 点灯：接入汞灯电源后，按下操作面板上的“汞灯电源”按钮（ ），汞灯将自动触发点亮。 ） （2） 汞灯辅助散热（水冷）：将冷却水管接到自来水（或循环水）上，打开水源， - 4 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 并确保有适量冷却水流出。 （3） 汞灯辅助散热（风冷）：为确保设备安全运行，对于没有安装排气通道的用 户，我们特地为此类用户安装了汞灯风扇以辅助汞灯散热。接入控制电源后，按下操作 面板上的“风扇开关”按钮（），汞灯风扇开始工作。对于已安装排风通道的用户，可不用汞灯风扇。34 （4） 接通控制电源：接入控制电源后，按下操作面板上的“控制电源”按钮（ ），接通控制电源。 （5） 打开压缩机及真空泵。要求供气压力大于0.2Mpa（表压）,真空度高于 -0.06Mpa（表压）。 （6） 打开计算机，进入“URE-2000S”控制应用程序。 （1）根据不同的掩模板尺寸，选择相应尺寸的掩模夹及承片台，并将掩模夹及承 片台插上真空管（见图3）。 （2）安装掩模板。翻开掩模夹，将掩模板正确放入掩模夹底部 ，将操作面板上的“掩模”拨动开关向上拨 动，使掩模板与掩模夹锁紧。 （3）锁紧掩模夹。放下掩模夹，将操作面板上的“掩模夹”拨动开关向上拨动， 使掩模夹与工件台箱体锁紧。 （4）安装样片。通过推拉式样片基准平板平稳地拉出承片台（ ），并在承片台上放上样片（）；然后点击应用程序主菜单上的“曝光操作” 或“准备工作”菜单项，在弹出的对话框（如图4“曝光操作”对话框）中，点击“样片松开”按钮，此时，按钮名称变为“样片锁紧”，说明此时样片与承片台已处于真空 锁紧状态（ ）；最后再平稳地将样片基准平板推进去。 - 5 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 （1－掩模旋转旋钮；2－真空管插头；3－球碗；4－掩模夹；5－承片台； 6－承片台通光槽） 图3工件台 图4.1 扩展前对话框 图4.2 扩展后对话框 图4 应用程序“曝光操作”对话框界面（某些设备可能没有定剂量曝光控制） （5）样片调平并分离间隙。放上样片并锁紧后，点击“球碗锁紧”按钮，此时， 按钮名称变为“球碗气浮”，说明此时球碗与球轴承已处于气浮状态（ ）。然后通过承片台升降手轮（见图5）， 使球碗上升（手轮顺时针旋转），直到球碗与承片台接触。然后点击“曝光操作”或“准 备工作”对话框中的“承片台松开”按钮，此时，按钮名称变为“承片台锁紧”，说明 此时球碗与承片台已处于真空锁紧状态；接下来继续通过承片台升降手轮使样片上升， 直到样片与掩模板实现无间隙貼合 即实现调平。最后，点击 “球碗气浮” 按钮，此时，按钮名称变为“球碗锁紧”，使球碗处于真空锁紧状 态，实现样片与掩模板之间的小间隙分离，当然此时还可以通过调节承片台升降手轮以 - 6 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 调整间隙大小。 （1－左视场镜头X向移动手轮；2－左视场镜头调焦手轮；3－承片台升降手轮；4－承片台Y向移动手轮；5－承片台X向移动手轮；6－承片台旋转手轮；7－右视场镜头调焦手轮；8－右视场镜头X向移动手轮） 图5.1 工件台左视图 图5.2工件台右视图 图5 工件台外部操作手轮分布及名称 旋转曝光头，使显微镜对准系统位于工件台正上方位置，打开显微镜照明光源，通 过显微镜观察样片及掩模板上对准标记的位置，并根据观察结果通过承片台X向、Y 向及旋转手轮（见图5）调整样片位置完成对准。 （1）同2.3.1.1准备工作（1）。 （2）同2.3.1.1准备工作（2）。 （3）同2.3.1.1准备工作（3）。 （4）摄取掩模板左右对准标记并保存。点击应用程序主菜单上的“获取掩模标记 图像”菜单项，此时，主机屏幕的左右两个窗口将分别显示从掩模板上摄取的左右两个 对准标记图像。在此过程中，需配合工件台外部手轮（见图5）操作，即通过调节左、右视场调焦手轮及工具栏上的亮度、对比度滚动条，以使摄取清晰的掩模板对准标记图 像；通过调节左、右视场镜头Y向位置（软件控制，如图6）及左、右视场镜头X向移动手轮，以使掩模板对准标记图像在CCD视场范围内（ XY ）。在摄取到清 晰的掩模板对准标记图像并移至大致屏幕中心位置后，点 击主菜单上的“保存掩模标记图像”菜单项，在弹出的“保存对话框”中选择保存目录 - 7 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 及文件名后保存对准图像，当然也可直接关闭“保存对话框”或单击“取消”按钮，不 保存图像，对后续操作无影响。 图6 CCD对准系统Y向移动对话框 （5）摄取样片底面对准标记图像。 I）点击应用程序主菜单的“获取样片标记图像”菜单项（主机屏幕的左右两个窗 口将分别摄取并显示从样片底面（已曝光）摄取的两个对准标记图像）。 II）安放样片并锁紧。将已经单面曝光的样片翻一面放上去（已曝光面朝下，未曝 光面朝上），安放方法参考2.3.1.1（4）。 III）样片调平及分离间隙。样片调平方法同2.3.1.1（5）。 IV）待样片调平及分离间隙后，可通过调节左、右视场调焦手轮及工具栏上的亮度、 对比度滚动条，以使摄取清晰的样片对准标记图像；通过调节承片台X向、Y向移动 手轮及承片台旋转手轮，以使样片底面对准标记图像在CCD视场范围内，并使对准标记图像移至大致屏幕中心位置（见图5）。 （6）样片与掩模板对准。在得到清晰的样片对准标记图像后，点击应用程序主菜 单的“图像对准”菜单项，这时屏幕将同时显示先前保存的掩模板对准标记图像(静态 图像)及正在摄取的样片对准标记图像(动态图像)。这时可根据样片对准标记图像与掩模 板对准标记图像的相对位置误差，通过调节承片台X、Y向移动手轮及旋转手轮，使样片与掩模板实现精确对准。对准完成以后，点击应用程序主菜单的“保存对准标记图像” 菜单项，分别保存左右视场标记对准后的图像（也可直接关闭“保存对话框”或单击“取 消”按钮，不保存对准标记图像）。 56XCCD 待汞灯点亮并进入稳定状态（约10分钟左右）后，便可进行曝光操作。用户可根 据实际需要进行接近式或接触式曝光。接近式曝光即在样片与掩模板处于对准状态（在 样片与掩模板之间存在小间隙）时直接曝光，而采用接触式曝光则需要在对准状态的基 础上，通过承片台升降手轮使样片上升与掩模板紧密贴合，即消除样片与掩模板之间存 - 8 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 在的间隙之后，再进行曝光。本设备可提供定时和定剂量两种曝光控制方式，下面逐一 进行介绍。 , 在弹出的“曝光操作” 对话框中（见图4），在设定曝光时间编辑框中设定需要的 曝光时间（单位：秒）后，单击“开始曝光”，按钮名称变为“正在曝光”，系统将自动 打开快门，并以0.1秒递减，直到设定的时间递减到小于或等于0以后，快门自动关闭，曝光结束。在曝光过程中，可随时单击“正在曝光”按钮中止曝光过程。 , 与定时曝光类似（见图4），首先在设定曝光剂量编辑框中设定需要的曝光剂量， 再单击“开始曝光”，按钮名称变为“正在曝光”，系统将自动打开快门，并以当前的光 强值递减，直到设定的曝光剂量递减到小于或等于0以后，快门自动关闭，曝光结束。在曝光过程中，可随时单击“正在曝光”按钮中止曝光过程。 （1）取出样片。在弹出的“曝光操作”或“准备工作”对话框中，首先点击“承 片台锁紧”按钮，此时按钮名称分别变为“承片台松开”，即承片台与球碗充气分离。 再通过承片台升降手轮使承片台整体下降，只有 最后，点击“样片锁紧”按钮，此时按钮名称变为“样片松开”， 使样片与承片台充气分离，这时可用镊子小心将样片取出。 （2）松开掩模夹(“掩模夹”拨动开关向下拨动)后翻开，用手托住掩模板，将操作面板上的“掩模”拨动开关向下拨动，使掩模板与掩模夹松开（ ），取走掩模板。 （1）退出应用程序，关闭计算机。 （2）按下操作面板上的“控制电源”按钮（），断开控制电源。 （3）按下操作面板上的“汞灯电源”按钮（），断开汞灯电源， - 9 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 汞灯熄灭。 ） （4）关掉压缩机及真空泵。 （5）汞灯熄灭约5分钟（待汞灯冷却）后，按下操作面板上的“风扇开关”按钮（ ），使汞灯风扇停止工作。 （6）关闭水源（对于配备有水冷装置的设备）。 曝光时间掌握不好 适当增加或减少曝光时间 样片与掩模板 通过承片台升降手轮使样片 未紧密贴合 与掩模板紧密贴合 采用接近式曝光 采用接触式曝光 接通控制电源。按下操作面板上控制电源未接通 的“控制电源”按钮 串口插头松动 固定好主机上的串口插头 接通控制电源。按下操作面板上控制电源未接通 的“控制电源”按钮 连接采集卡与CCD的确保连接采集卡与CCD的数据线 数据线脱落或松动 正确、良好连接 接通CCD照明电源。操作面板的 CCD照明电源未接通 显微镜照明、CCD照明转换开关 拨动到“CCD照明”位置 接通显微镜照明电源。操作面板显微镜照明电源未的显微镜照明、CCD照明转换 接通 开关拨动到“显微镜照明”位置 自来水（或循环水）打开自来水（或循环水） 未打开或水流太小 或适当增大水流 排风扇未打开 打开排风扇 4.1.1 设备的包装应符合“防潮包装”和“防震包装”的要求。 4.1.2 设备的包装箱上应标上“小心轻放”、“向上”、“防潮”等储运指示标志。 4.1.3设备的包装箱上应标上“品名规格”、“重量”、“体积”、“收发货地点和单位”等 运输包装收发货标志。 - 10 - URE—2000S型紫外双面深度光刻机使用说明书 设备可用铁路、公路、及航空运输，运输过程中应避免大于10g的冲击加速度。 设备必须存放在防潮、防尘及通风良好的室内。未开箱的设备不得露天存放，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。 （1）用户收货后，应检查核对装箱单内容，若发生遗失，请及时与生产单位或当 地经销商联系。 （2）点汞灯时，按下“汞灯电源”后，若听见机柜内连续发出“啪嗒”声响而汞灯并未点亮（机柜的电流表指示为零），请及时关闭汞灯电源 等待约10分钟后再试，多试几次后若仍出现异常现象，请与我们 联系。 （3）请勿随意更改计算机设置及删除相关配置文件（其主要作用是保存并恢复应 用程序设置）。 （4）由于通信端口设置不对，导致无法完成控制程序相应功能时，请首先通过应 用程序主菜单上的“通信端口设置”菜单项重新设置通信端口后，再重新运行程序即可。 （5）请勿随意打开机柜及操作面板箱，以免触电。若确有调节需要，务必先与我 们取得联系。 （6）设备应设专人保管，存放设备的工作室应保持洁净、干燥。使用者应在充分 了解设备使用方法的基础上操作设备。使用时应十分细心，防止震动和碰撞，使用过程 中，须有专人看管。使用完毕，关闭所有电源后使用者方可离开。 （7）设备安装的汞灯风扇主要为没有排气通道的用户使用，用户在对准（特别是 在CCD对准）过程中，若发现对准标记图像抖动影响对准时，请暂时停止汞灯风扇，待 对准完成后再打开风扇，以利于设备良好散热。 （8）若设备配备循环冷却装置，请定期检查水位（约7-10天）。 （9）若设备开始运行或运行过程中发现其它异常情况，请及时关闭所有电源，并 与我们联系。 - 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