URE-2000/25 型深度光刻機(jī)， 是在 URE-2000A 和 URE-2000B 基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā) 成功的，

其主要特點(diǎn)是： 燈源采用 200W 交流高壓汞燈，曝光波長(zhǎng)使用 365nm，曝光面積φ100mm （可擴(kuò)展為 150mm×150mm） 。曝光系統(tǒng)采用積木錯(cuò)位蠅眼透鏡實(shí)現(xiàn)均勻照明 和平滑衍射效應(yīng)。 

掩模面的最大照度可達(dá) 10mW/cm 2 (用 365nm 探頭測(cè)量，曝光面積 φ100mm)，照度可通過(guò)曝光系統(tǒng)內(nèi)部的可變光欄進(jìn)行調(diào)節(jié)。 

對(duì)準(zhǔn)采用雙目雙視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡（可添加 CCD 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)） ，對(duì)準(zhǔn)顯微鏡 的有三對(duì)目鏡和三對(duì)物鏡可以互換，組合后最大倍數(shù)為 375 倍。對(duì)準(zhǔn)物鏡 軸距可在 20mm-63mm 之間變化。在目鏡中可單獨(dú)觀察到一個(gè)視場(chǎng)的像，也可同時(shí)觀測(cè)到兩個(gè)視場(chǎng)的像。

機(jī)器由單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)主機(jī)上控制面板進(jìn)行操作（如帶 CCD 的對(duì)準(zhǔn)系 統(tǒng)則通過(guò)主計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作） 。 

工件臺(tái)可帶動(dòng)掩模樣片一起作 X、Y 整體運(yùn)動(dòng)（關(guān)掉工件臺(tái)真空） ，也 可 X、Y 整體運(yùn)動(dòng)鎖緊（關(guān)掉工件臺(tái)真空） 。樣片相對(duì)于掩?？勺?nbsp;X、Y、Z、 θ X 、θ Y 、θ Z 六維運(yùn)動(dòng)，其中 X、Y、Z、θ Z 通過(guò)手輪調(diào)節(jié)，θ X 、θ Y 分別通過(guò)球 氣浮調(diào)節(jié)。共有 2.5 英寸、3 英寸、4 英寸、5 英寸四種掩模吸盤(pán)。 

系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)：

1.工作原理和設(shè)計(jì)方案 工作原理和設(shè)計(jì)方案 

1.1 曝光光學(xué)系統(tǒng) 曝光光學(xué)系統(tǒng)的功能主要有：平滑衍射效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)均勻照明、濾光和冷 光處理、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光照明和光強(qiáng)調(diào)節(jié)。 

1.1.1 衍射效應(yīng)平滑方案 按照 Fraunhofer 的衍射理論，寬為 2a 的單縫用波長(zhǎng)為λ的光照明，在 離 f 遠(yuǎn)處產(chǎn)生的衍射光強(qiáng)分布是：

 I ( x) = sin c 2 ( kxa /f ), k = 2π/ λ 

由于衍射使主峰旁邊還有很多次峰，造成光刻線條質(zhì)量下降，線條越 細(xì)、距離越遠(yuǎn)、曝光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則這一現(xiàn)象越明顯。 

圖 1 不消衍射時(shí)在工件上的光強(qiáng)分布                  圖2 采用積木錯(cuò)位蠅眼透鏡時(shí)在工件上的光強(qiáng)分布 

在本設(shè)備中采用積木錯(cuò)位式蠅眼透鏡形成多點(diǎn)光源， 由于采用積木錯(cuò)位式蠅眼透鏡，保證單根積分棒截面為正方形，從而具有 兩好的加工性和裝配性，同時(shí)保證在任意積分棒的結(jié)合處只有兩個(gè)棱，故 易實(shí)現(xiàn)不漏光，此外還保證任意積分棒和周?chē)姆e分棒等距離，對(duì)保證照 明均勻性和消衍射效果明顯。從而保證光刻分辨率。 

1.1.2 多點(diǎn)光源實(shí)現(xiàn)均勻照明的原理

 系統(tǒng)采用柯拉照明的原理(如圖 4示)， 積分鏡是由多塊蠅眼透鏡拼接而 成，能將能量分布不均勻的寬光束分解為若干細(xì)光束，各細(xì)光束均按柯拉 原理照明在掩模面上。由于在細(xì)光束范圍內(nèi)能量分布基本上是均勻的，因 而在掩模面上得到均勻照明。由于細(xì)光束均疊加在掩模的相同區(qū)域，這就 實(shí)現(xiàn)了照明的高能量化 

1.1.3快門(mén)控制 

采用旋轉(zhuǎn)氣缸，通過(guò)二位五通電磁閥進(jìn)行控制。曝光方式采用到計(jì)時(shí) 定時(shí)自動(dòng)曝光，也可采用定劑量曝光。由于快門(mén)位于后焦點(diǎn)處，因此溫度 ，快門(mén)葉片采用鏡面不銹鋼。 很高（ 700 0 C 左右） 

1.1.4冷卻措施 

風(fēng)冷，在曝光頭的后部有一個(gè)冷卻風(fēng)扇，在頂部有通風(fēng)口。 

1.2對(duì)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng) 

1.2.1 雙目雙視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡 采用雙目雙視場(chǎng)合像對(duì)準(zhǔn)顯微鏡，物鏡和目鏡各配 3 對(duì)（最大倍數(shù) 375 倍，見(jiàn)圖 5） 。調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)物鏡手輪，其軸距可在 20mm-63mm 之間變化。在目 鏡中可單獨(dú)觀察到一個(gè)視場(chǎng)的像，也可同時(shí)觀測(cè)到兩個(gè)視場(chǎng)的像。對(duì)準(zhǔn)顯 微鏡通過(guò)手輪調(diào)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。物鏡的倍率越大，數(shù)值孔徑也越大， 測(cè)量精度就高，但視場(chǎng)就小，焦深就短。

     1.2.2 CCD 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng) 對(duì)于要求 CCD 對(duì)準(zhǔn)的 URE-2000/25 光刻機(jī)，其光學(xué)系統(tǒng)如圖 6 示，光 學(xué)系統(tǒng)總放大倍數(shù)為 20 倍，測(cè)量視場(chǎng)為 φ 0.35mm 。物鏡的軸距可通過(guò)手輪 進(jìn)行調(diào)節(jié)，其軸距可在 20mm-90mm 之間變化。兩套對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)可以單獨(dú)進(jìn)行 調(diào)焦，調(diào)焦范圍±1mm。對(duì)于薄膠（膠厚小于 5?m） ，通過(guò)監(jiān)視器可以同時(shí)看 到掩模和硅片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，可直接通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)工件臺(tái)進(jìn)行 對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于厚膠，首先通過(guò) CCD 對(duì)掩模標(biāo)記，并保存圖像，將對(duì)準(zhǔn)物鏡調(diào) 焦至硅片面（膠層下表面） ，可看清硅片面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，和已保存掩模標(biāo)記 圖像相對(duì)，即可實(shí)現(xiàn)厚膠對(duì)準(zhǔn)。 

URE-2000/25 操作步驟—工作過(guò)程： 

1.汞燈位置調(diào)節(jié) 

汞燈位置調(diào)節(jié) 在換燈后或燈位置變動(dòng)時(shí)會(huì)改變照明的均勻性和照明的光強(qiáng)，這時(shí)調(diào) 節(jié)三維燈座臺(tái)，使汞燈球體位于橢球鏡的第一焦點(diǎn)上，這時(shí)照明強(qiáng)度最大， 均勻性最好。 

2.開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備 

（1）.供給機(jī)器的電源配電插座應(yīng)有 220 伏的供電能力，在總電源插頭插 上后，機(jī)柜已通電。 

（2）.開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)和真空泵，要求：供氣壓力大于 0.4Mpa（表壓）, 真空度高于-0.06Mpa。 

3．開(kāi)機(jī)  正常工作時(shí)，先按“汞燈電源”紅色按鈕，啟輝汞燈，如其指示燈亮， 但汞燈未點(diǎn)燃（也屬正常） ，可再按“觸發(fā)”按鈕，將汞燈點(diǎn)燃。汞燈點(diǎn)燃 30 分鐘后才能穩(wěn)定。按下“控制電源”紅色按鈕，控制電源打開(kāi)，幾秒鐘 后面板上的“復(fù)位”鍵指示燈亮，曝光時(shí)間顯示默認(rèn)值“0060.0” ，表明控 制系統(tǒng)工作正常。

4．上片  將樣片放到承片臺(tái)上，打開(kāi)“小硅片”氣動(dòng)開(kāi)關(guān)(對(duì)于 4 寸片，還需打 開(kāi)“大硅片”)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，樣片被吸緊，反時(shí)針旋轉(zhuǎn)曝光間隙調(diào)節(jié)手輪，使 樣片低于掩模面；將掩模放到掩模吸盤(pán)上，按“掩模”按鈕（指示燈亮） ， 掩模被吸緊。 

5．調(diào)平 按“氣浮”按鈕（指示燈亮） ，球氣浮吹氣，順時(shí)針旋曝光間隙調(diào)節(jié)手 輪直至樣片與掩模貼緊，再按“氣浮”按鈕（指示燈滅） ，球氣浮被鎖緊， 樣片被調(diào)平，在球氣浮被鎖緊的過(guò)程中掩模和樣片間會(huì)分離一定的間隙， 可直接進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

6．曝光時(shí)間設(shè)定 按下“設(shè)定”鍵，指示燈亮，同時(shí)曝光時(shí)間（或劑量）顯示的百位數(shù) 字閃爍，可按“+”“-”鍵對(duì)曝光時(shí)間的第一位數(shù)調(diào)整，調(diào)整好后，再次 、 按設(shè)定（SET）鍵可進(jìn)行下一位數(shù)字調(diào)整，當(dāng)調(diào)整完最后一位時(shí)，再按“設(shè) 定”鍵，退出“時(shí)間—?jiǎng)┝俊痹O(shè)定，按“時(shí)間”或“劑量”鍵，可進(jìn)行曝 光操作（倒計(jì)時(shí)或定劑量曝光） 。

曝光過(guò)程中，顯示窗顯示曝光狀態(tài)的倒計(jì)時(shí)。 

7．對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié) 

7.1 顯微鏡對(duì)準(zhǔn) 一般來(lái)說(shuō)調(diào)平完成被鎖緊后（關(guān)“氣浮”，掩模和樣片間存在一定的 ） 間隙，可直接進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，但如果調(diào)平頂緊的力過(guò)大或過(guò)小，則調(diào)平完成被 鎖緊后，對(duì)準(zhǔn)間隙可能過(guò)大或過(guò)小，這種情況下，可旋轉(zhuǎn)調(diào)焦手輪，調(diào)節(jié) 出合適的對(duì)準(zhǔn)間隙—即保證掩模和樣片的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記都能成清晰像，且作對(duì) 準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)時(shí)掩模和樣片不摩擦（掩模和樣片不一起運(yùn)動(dòng)） 。 

對(duì)準(zhǔn)臺(tái)分三部分，下層為整體運(yùn)動(dòng)臺(tái)（樣片和掩模一起作整體運(yùn)動(dòng)， 能保證掩模和樣片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)入到顯微鏡的視場(chǎng)內(nèi)，也可用于增大曝光面 積） ；中心為轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)手輪可使承片臺(tái)相對(duì)掩模旋轉(zhuǎn)；上層為相對(duì)運(yùn) 動(dòng)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)其手輪，可使掩模相對(duì)于樣片作 X、Y 對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)準(zhǔn)顯微鏡的 使用見(jiàn)“顯微鏡使用說(shuō)明書(shū)” 。 

7.2 CCD 對(duì)準(zhǔn) 調(diào)平完成后首先分離出合適的對(duì)準(zhǔn)間隙。 

對(duì)于薄膠：其操作基本和顯微鏡對(duì)準(zhǔn)一樣，所不同的是其觀察是通過(guò) 計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。 

對(duì)于厚膠：首先移動(dòng)整體運(yùn)動(dòng)臺(tái)，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)入到 CCD 對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng) 的測(cè)量視場(chǎng)內(nèi)（最好兩個(gè)標(biāo)記基本都位于 CCD 視場(chǎng)的中心） ，通過(guò)計(jì)算機(jī)采 集掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的像并保存。調(diào)焦，使樣片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上成 清晰像，調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)手輪（作掩模和樣片相對(duì)運(yùn)動(dòng) X、Y、θ） ，使樣片對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 記與保存的掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的像相一致。 

8．關(guān)機(jī) 關(guān)機(jī)的順序和開(kāi)機(jī)相反，先關(guān)掉控制系統(tǒng)電源，再關(guān)掉汞燈電源。

9．操作警告 

不要在控制系統(tǒng)工作的情況下啟輝汞燈，以免損壞電氣系統(tǒng)。

操作過(guò)程中出現(xiàn)控制紊亂或死機(jī)，按面板上“復(fù)位”鍵，幾秒鐘后，系統(tǒng) 重新復(fù)位。

汞燈要及時(shí)更換， 以免出現(xiàn)其他事故。 汞燈的壽命一般為 200-300 小時(shí)。 一般說(shuō)來(lái)，如汞燈位置處于最佳狀態(tài)，可變光欄又開(kāi)到最大位置，而照 明面的光強(qiáng)（365nm）小于 7 mW / cm 2 ，則必須更換汞燈。 

如按下汞燈電源汞燈沒(méi)有啟輝，這時(shí)按機(jī)柜上綠色觸發(fā)鍵來(lái)啟輝汞燈， 如多次按下后仍然不能點(diǎn)燃汞燈， 可能環(huán)境溫度太低， 或汞燈壽命已到， 如環(huán)境溫度沒(méi)有問(wèn)題， 更換新燈后， 仍然不能起輝汞燈， 請(qǐng)與廠家聯(lián)系。 

操作本機(jī)器要盡量避免眼睛對(duì)著曝光光源看，也要盡量避免手被曝光光 源照射，否則會(huì)對(duì)身體造成一定危害。