设备操作手册(illinois)

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1、Ultratech1000WFStepperUTS是一个高度自动化、极其复杂的机器，这个机器极少要求操作者进行手动对准。定位系统为了精确定位，1000WF的定位系统是由配置有Zeeman分裂HeNe激光干涉仪用于的反馈的两个步进马达构成。激光干涉仪工作原理是根据通过对当一束激光与其反射激光的干涉条纹的个数计数来定位的。当操作台移动时，激光传输的距离(光程)发生变化，反射光束的相位发生改变，则激光束根据是否发生干涉效应会出现亮度的最大或最小。每一个衍射条纹都表示了与工作激光相关的特定长度的距离。当衍射条纹移动时，经过一个特定缝隙/孔径的条纹的计数就和一个特

2、定距离的长度相关联，这个距离就提供了一个装置在工作台上反射镜相对于初始位置的绝对距离。而初始位置是由一个限位开关控制的。通过使用两个反射镜及一个分光镜，就可以精确地测量工作台在X、Y方向上位置。干涉测量的结果就可以用于驱动两个步进马达进行对工作台进行定位。步进马达驱动夹送齿轮，然后夹送齿轮沿着导轨推动置于气垫导轨上的工作台。曝光系统1000WF是由一个简单而有效的1:1投影系统构成的。曝光系统的光源是一个具有g-line和h-line的水银弧光灯(说明由于曝光光学系统中的所采用的树脂会在i-line下分解，因此i-line从光源中已经滤掉)。激光束通过一

3、个光通道(lightpipe)、光化滤波器(光化意思是说活性的，因此滤掉了用于对准的UV光谱成分)、光罩滤波器(掩膜板)、经过一个棱镜改变方向后、通过一个双透镜物镜、然后经过一个反射镜反射后，再经过双透镜棱镜后，最终经过另一个棱镜投射到硅片表面上，如图所示。PMT及Y-tilt反射镜是用于硅片图案识别及对准的，所用的是硅片上的暗场图案。对准光刻过程一个最重要的方面就是不同层间的对准(套刻对准)。在多层工艺过程中,UTS1000WF曝光机同时使用机械和光学方法进行将曝光层与已有的层之间进行对准。工艺过程中第一层曝光是通过BlindStep模式对硅片上的图案

4、进行曝光。Blindstep模式纯粹是一个机械对准过程，其依赖于每一个管芯位置的干涉光谱。这个第一层的掩模板包含有以后几层进行曝光时的对准标志。机械对准1000WF中使用了4种机械对准方法，其按照操作流程的顺序依次如下：1、FlatFind(寻平边):用于粗略地θ调整。1、BashRoutine：用于使硅片置于工作台的中心；2、Waferedgedetection：用光学方法使得硅片置中；3、ReticleGuides:用于使掩膜板在Y轴方向上定位；与基准(fiducial)不重合的程度小于75um，在Y轴上的没有调整。光学对准1000WF有3种光学对准

5、标识。1、Reticlealignmentfiducial(掩膜板对准基准)：用于掩膜板与光学系统(的相对位置)进行精确定位，这是第一次光学对准流程，用于当前层的曝光时加载掩膜板时的对准。Opticalalignmenttarget(光学对准标识OAT)：比较大的对准标识是用于硅片与掩膜板之间的全局定位，使硅片与掩膜板之间的对准精度高于10um。当完成所有的机械对准流程后，硅片加载到光学系统之中时，就开始执行该流程(Fig3)。HorizontalAlignmentMarks(HAMs)用于精确对准及Theta(转动)调整。使得硅片与掩膜板的对准精度优于

6、1um。掩模板接触式曝光机使用的能够覆盖整个曝光区域的掩膜板，如图5所示；这种曝光方法在曝光区域变大，这种曝光方法有以下几个缺点：掩膜板变大后就比较沉重，不易搬运而且易碎；清洗和检测起来比较麻烦；面积大，更易沉底尘埃。另一方面，步进曝光机使用的是一个曝光场而不是整个曝光图，曝光场是一个将要转移到硅片上的图案的一个子集。这个曝光场在整个硅片范围内进行步进并重复以完成整个硅片上的曝光。下图是1000WF所使用的掩膜板的一个曝光图案的示意图。掩膜罩具有以下优点：比较小，因此操纵起来比较方便；面积比较小，因此不易沉积尘埃；硅片上每个器件具有同样的图案(某些情况也

7、可能是缺点)；多图案曝光(曝光图案可以通过软件变化)。允许一些嵌入图案(测试图案，不同器件等)，这些可以临时插入；虽然步进曝光机有许多优点，但是这种曝光方式还是有许多缺点：每个器件都具有相同的图案(掩膜板的缺陷予以扩散！)导向结构的机械对准非常关键；对准标示要求比较严格；成本相对增加(人力成本-需要增加后续的工艺步骤)光刻罩布局一个完整的光刻罩要比接触式掩膜板复杂，图5是一个掩膜板的示意图。1000WF操作虽然1000WF的设置比较复杂，但是其操作流程比较简单。在使用前，机器需要预热(在实验前已经预热过了)。加载光刻罩光刻罩具有3个曝光场，每个曝光场对应

8、于不同的曝光层的掩膜，整个实验过程有5层，需要两个掩膜罩。所使用的掩膜板是由储存