【电子行业标准(SJ)】 掩模对准曝光机通用技术条件

中华人民共和国国家标准
播模对准曝光机通用技术条件
Generalspecificationofmaskalignmentandexposuresystem1主题内容与适用范围
GB11481-89
降为SI/T11079-96
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曦光和接近曝光功能的掩模对准曝光机。2引用标准
GBn193出口机械、电工、仪器仪表产品包装通用技术条件GB191包装储运图示标志
GB6388运输包装收发货标志
SJ1276金属镀层和化学处理层质量检验技术要求SJ/Z1793电子工业专用设备油漆涂层技术条件3术语
3.1接触曦光
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接近噪光
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（一般在几十微米以内），用一定波长、光强的光束照射，使基片上光致抗蚀剂按预制掩模图形曦光的方法。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置精度要求的对准，这一过程称为掩模对准。掩模对准可分为预对准和精确对准。3.4预对准
为了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。
3.5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爆光分辨率
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下，基片曝光、显影后，获得的细小图形的清晰度，通常用曝光后所获得的最细图形线宽表示。中华人民共和国机械电子工业部1989-03-21批准YYKAONKAca
1990-03-01实施
3.8预对准精度
GB11481-89
基片与掩模版预对准完成时，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。以掩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
掩模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，接触曝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半自动掩模对准曝光机
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
能工作时间+修复时向×100%
有效度一
3.14曝光量积分档次
曦光量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，实际曝光时间随爆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，这一常数与曝光量积分档次不相等，但有着对应关系。4产品分类
4.1按曝光时基片与掩模版的相对位置分为：a.接触式；
b.接近式。
4.2按曝光光源的波谱范围分为：远紫外线；
中紫外线；
近紫外线。
4.3按可曝基片的最大尺寸分为：a.
p50mm；
$75mm；
$100mm
$125mm
$150mm。
4.4按自动化程度分为：
a.手动；
半自动：
全自动。
YYKAONrKAcas
5技术要求
5.1般要求
GB11481--89
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掩模对准曦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。
5.1.4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
曙光分辨率
5.3显微镜
波动范围
相对湿度
洁净度
振动幅度
5.3.1掩模对准曝光机应配备与其曝光分辨率相适应的双目分离视场显微镜。显微镜分辨率、焦深应符合表2规定。
曝光分辨率
分辨率优于
5.3.2双日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赚基片上的对准标记线问距。视场亮度应能调节，左右视场的亮度应能调到致，左右两视场应清晰并齐焦。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。曝光灯启辉性能应良好，在冷态情况下，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。YYKAONrKAcas
基片尺寸
有效曝光光束直径
GB11481--89
≥110
5.4.3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±3%；未配备梯度滤色片时，应达到或优于土8%。5.4.4曝光灯应能连续开启16h，不得自行熄灭。灯室外表温升不得高于40C。5.5曝光量控制方式
5.5.1快门动作应灵活可靠，无卡死和漏光现象。5.5.2掩模对准曝光机的曦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，曝光量积分装置及恒光强装置。
5.5.3定时曝光装置的控制时间可在0.1～99.9s范围内选择。在6.3~～99.9s内，定时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曝光基积分装置的曝光量积分档次可在0.1～99.9范围内选择。在6.3～99.9内，曝光量积分装置的积分误差不大于土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土3%。5.6微动台
5.6.1掩模对准噪光机应配备可加工最大基片所对应的掩模版板架，基片尺寸与掩模版板架规格对应人系按表4规定，
基片尺寸
板架规格
75×75
100×100
125×125
150×150
鸟150
175×175
5.6.2掩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：从中心开始在×、Y方向分别对称移动，其移动量应符合表5规定。打描部件移动时，在垂直方向的跳动量不人于10μm；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5
基片尺寸
扫措部件移动量
掩模版与基片相对移动量
5.6.3进行掩模对准时，承片台和掩模版板架两个部件中，至少须有个部件可以进行水平转动调节（9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60°，微调范围不小于5°；有预对准装置时，微调范围不小于5°。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，升降幅度不小于5mm，微调范围不小于50um。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。采用接近曝光时，微调最小步距不大于2.0um，光间隙实测值与设定值的绝对误差不大于士3um，赚光间隙重复性误差不大」士10%。5.7片架盒及输片机构
YKAONrKAcas
GB11481-89
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0.5mm。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，真空机械手或其他传送机构应平稳、可靠。5.8预对准精度
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0.15mm；半自动掩模对准曝光机的预对准精度在X，Y方向应优于土0.30mm。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曦光分辨率
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下（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%：手动掩模对准曝光机的有效度不低于99%。
5.12外观要求
5.12.1开关、仪表及铭牌等面板上的令部件应布置合理、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【级精加T.（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。其质量标准应竹合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2M2。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，漏电流不大于1.0mA
5.13.3掩模对准曦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
套阅设计文件、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
用国视法对掩模对准曝光机进行外观检查。6.3安全检查
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耐压性能，初级电路与机壳在1500V交流电压下，1min内不被击穿，不产生放电现象。并从白动击穿装置上读取漏电流大小。rYKAOMrKAcas
6.3.3用目视法检查接地标志是否明显。6.4显微镜检查
GB11481—89
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曝光光源系统的检查
6.5.1用目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上的光强不均勾性，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。图1光强不均匀性测量点示意图
EmE×100%
FEm+Em
式中：U--所测直径范围内，光强不均匀性，%；所测圆周四点及中心点五个位置中的最大光强值.mW/cm2；E
E-一所测圆周四点及中心点五个位置中的最小光强值，mW/cm。（1)
6.5.3·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计测量灯室外表温度。
6.6曝光量控制检查
6.6.1在光源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（5000A）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6.3s10s，16s、25s、40s、63s、80s、99.9s的位置上。在每设定时间下，用最小计时量为0.01s的电子秒表实测三次。按公式（2)计算定时系统的时间误差。D.==-l ×100%
式中；D，一定时曝光装置设定时间为t，的时间误差，%：to
一定时曝光设定骤光时间，s；
，一各设定曝光时间下，三次实测曝光时间算术平均值，s（2）
将骤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0.01s的电子秒表实测光时间，用公式（3)计算曝光时间重复性误差、R.=m×100%
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GB11481-89
式中：R.一定时曝光装置的时间重复性误差，%tinsx
10次测量中，实测的最长光时间，S；tm—10次测量中，实测的最短曝光时间，s；t-10次测量曝光时间的算术平均值.s。6.6.3对电源进行稳压，选用新汞灯。在汞灯启辉30min后，用照度计与最小计时量为0.01s的电产秒表检测积分装置的积分误差。
置曝光量积分档次于6.3、10、16、25、40、63、80.99.9八种档次，用最小计时量为0.01s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。用照度计实测光强，用公式（4）计算积分系数值，再用公式（5)计算积分误差。
式中：灵一一曝光量积分装置的积分系数值：k-k
各设定曝光量积分档次下，积分系数值；L\各设定曝光量积分档次；
E.实测曦光光强值，mW/cm\
t，——各设定曝光量积分档次下，三次实测曝光时间平均值，s：（4)
（5）
D一一各设定曦光量积分档次下，曝光量积分装置的积分误差，%。登曝光量积分档次于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，用最小计时基为0.01s的电子秒表实测曝光时间，用公式（6）计算曝光量积分装置的积分补偿误差。
Et-E·
式中：R，-一爆光量积分装置的积分补偿误差，%；E\，-一设定曝光量积分档次下，实测曝光光束光强mW/cm\；t-—设定曝光量积分档次下，实测曝光时间，s；E·一一设定光量积分档次下，改变光强实测曝光量算术平均值、（6）
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。
Emx-Em×100%
式中，D.恒光强装置的光强波动值，%；F\mx-五次测量中，光强最大值，mW/cm\；E\mm——五次测量中，光强最小值，mW/cmYYKAONrKAcas
（7）
GB11481--89
E-一五次测量光强值的算术平均值，mW/cm。6.7微动台检查
6.7.1根据产品说明书检查掩模版板架配置情况。6.7.2用游标卡尺检测扫描部件及掩模版板架移动范围，同时用干分表检测板架表面跳动量。6.7.3用量角器检测需平面转动调节的部件的粗调和微调范围。6.7.4用游标卡尺、下分表检测承片台垂直升降的粗调及微调范围。用干分表检测接近噪光的微调最小步距。bzxz.net
将曝光间隙分别设置在10pm，16jum、25μm、10μm，用千分表实测曝光间隙值，每设定赚光间除，测三次。用公式（8)计算曝光间隙误差。D.=|G,-G,[
式中：D---接近嗪光的曝光间隙误差um；G---设定光间隙值.um
G.--各设定曝光间隙下，二次实测曦光间隙的算术平均值，\m。将曝光间隙分别设置在16um、25um，各实测10次，用公式（9)计算光间隙重复性误差。R.G100% ....
式中：R---接近赚光间隙重复性误差，%；Gia--10次测量中，曝光间隙实测最大值·μmGm.--10次测量中，曝光间隙实测最小值.um；-10次实测曝光间隙的算术平均值um。6.8片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用目视法检查皮带输片、氮气吹片、真空机械手及其他传递机构的运转情况。6.9预对准精度检查
(8）)
基片预对准后，送至承片台用分辨率版曝光。显影后再由输片机构送至承片台，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5.1~5.8条、5.12条及5.13条检验合格，并在规定工艺条件保证下，用鉴别率版与基片对准，而后顶升基片（接触式曝光，使基片与掩模版接触；接近式曝光，基片上升到曝光间隙位置），进行曝光并显。
用该鉴别率版与曝光、显影后的基片再一次进行精确对准过程。精确对准完成后，使基片处于光位置。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滕光分辨率检查
在本标准6.10条检验合格及规定的工艺条件保证下，基片用分辨率版曝光显影后，用适当的显微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，模拟哦光，检查其余工作性能，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)计算有效度。
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式中：A有效度，%：
t,—-能工作时间，h，
t—修复时间，h。
GB11481--89
6.13成套性检查
根据掩模对准曝光机使用说明书、有关供货合同，检查产品成餐性。7检验规则
（10)
7.1基本规则
7.1.1检验由制造单位技术监督部门根据本标准的规定及技术文件的要求进行。用户有特殊要求时，按供双方协商的试验方法进行。7.1.2掩模对准爆光机应根据不同情况进行交收检验和定型检验，只有当检验合格：并签发合格证后，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：
一般要求；
外观要求；
安全要求；
显微镜：
曝光光源系统；
曝光量控制；
微动台；
片架盒及输片机构；
成套性；
包装；
用户特殊要求。
掩模对准噪光机必须逐台进行交收检验，填写检验记录单。7.3定型检验
有下列情况之一时应作定型检验：7.3.1
新产品试制定型鉴定或老产品转厂生产的试制定型鉴定；正式生产后，如材料、结构、工艺有较大改变，可能响产品性能时；国家质量监督机构提出定型检验的要求时。定型检验项目包括：
交收检验的全部项目；
预对准精度；
对准精度及爆光分辨率：
有效度；
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）。e.
7.3.3在产品试制定型鉴定合格基础上，生产批量15～30台，任意抽样1台生产批量30台以1：.任意抽样2台；生产批量不足15台，累积至15台时，任意抽样1台，进行定型检验YKAONrKAcas
GB11481-89
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、操作等部分应有必要的表示名称、位置或状态（方向）、接地等标志。8.1.2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：制造厂名称；
产品名称；
产品型号；
制造日期：
出厂编号。
8.1.3各种标志应符合有关标准规定。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”、“防湿”“重心点”包装览运指示标志。
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”运输包装收发货标志。8.3贮存
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运输
8.4.1掩模对准曝光机应可用铁路、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：设备置于汽车中部并加以固定：a.
汽车的负载不超过汽车额定载重量的1/3；选用3级路面（土路或碎石路），行车100km；c
行车速度20~40km/h。
8.4.3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
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