步进投影光刻机及其常见故障分析

步进投影光刻机及其常见故障分析

摘要：本文主要针对步进投影光刻机及其常见故障展开深入研究，先阐述了投

影光刻机的结构、曝光系统等等，然后就又提出了几点常见故障，并采取了相应

的解决方法，如圆片传输故障、曝光光源故障、淹模板传输故障、圆片出台故障，通过以上方法，能够使其常见的故障更好地解决。

关键词:步进投影；光刻机；常见故障；分析

引言：在半导体器件制造中，离不开投影光刻工艺，而为了使其投影光刻工

艺技术顺利完成，最重要的设备之一就是步进投影光刻机。对投影光刻机进行分析，主要是由美国研制出来，并投入使用，此光刻机其特点为有着较高的性价比，而且具有一定的兼容性。随着设备制造厂商的不断发展，投影光刻机已经朝着紫

外光刻和侵没式光刻机的方向发展。而在半导体工艺设备中，对于投影光刻机设

备来说，其具有一定的复杂性和紧密性，而且所涉及到的学科知识也比较多。

一、投影光刻机的结构

（一）圆片传输系统

在圆片传输系统中，主要有两个单元，这两个单元分别为传输单元和预对准

单元。对于圆片传输单元进行分析，所组成的机构有很多，分别为片盒升降机构、取片机械手、下片机构等等。对于圆片对准单元进行分析，所组成的结构也比较多，分别为标记传感器、圆片定中机构和圆片旋转机构等等。

在此系统中，其主要的功能对于曝光的圆片来说能够起着重要的作用，主要

就是在预对准系统下，将所曝光圆片的标记进行找到，并对此中心进行定位，当

完成找平工作之后，在工作台中，将其圆片放置在此工作台中，切忌要放在的位

置必须要曝光。

（二）曝光系统

对于投影光刻机进行分析，最重要的结构就是曝光系统，在曝光系统中，可

以将此系统进行细分，在细分的过程中，可分为的系统比较多，如照明系统、对

准系统和圆片工作台等等。其中在照明系统中，组成部分比较多，有灯室、控制

模块、干涉滤光片、聚光镜等等。

对于照明系统来说，其功能为能够将其光源提供给曝光，其中对提供的光源

在波长和强度上，具有一定的特定性，在能量方面，比较均匀。

二、步进投影光刻机及其常见故障解决策略

（一）圆片传输故障

在圆片传输的过程中，常见的故障有两种，一种为对圆片的传输不能够顺利

执行，另一种为其平边不能够找平。首先对第一种故障进行分析，如果发生了这

种现象，在解决的过程中，首先在片盒中，对圆片的放平情况开展相应的检查工

作[1]。除此之外，这种现象发生直接关系到电路处理，需要我们在电路板散热风

扇组中，对其转动的情况进行检查，如果在检查的过程中，发现此风扇不转，要

换掉购置一些新的，还有一点就是在圆片传输的过程中，其所控制的控制板开展

相应的检查工作。

其次，对另一种故障进行分析，为了此故障的发生，我们可以从平片传感器

红外光二级管能量入手，对此能量开展相应检测工作，为了促使其检测工作顺利

的开展，我们可以充分运用光强计，通过光强计进行检测，如果在检测的过程中，检测出没有能量，这时需要我们从红外二极管入手，对此管中的电源开展检查工

作，主要检查它的电源情况，如果有电源，需要将二极管进行换掉。如果没有电源，需要对电缆进行相应的检查，主要检查此电缆是否有断开的现象，最后对其

电路开展相应的检查工作。

（二）曝光光源故障

在曝光光源中，常见的故障为光源没有曝光，为了避免此故障的发生，首先

我们对曝光光源看一下，看出没出现坏掉的现象，如果此光源坏掉了，需要购置

一个新的曝光灯，将新的扔掉；其次，在灯室盖板处，将其开关等方面，开展相

应的检查工作[2]。再次，在快门处还要进行检查，主要检查快门打开的情况，如

果不能够将其打开，这时在快门电机处在进行检查；然后，从曝光灯电源控制器

中入手，看是否有报警的情况，如果发生了报警，这时需要对此控制器开展相应

的维修工作。最后，看一看电源的输出情况。

（三）淹模板传输故障

在传输淹模板中，其故障为不能上下板。对于这种故障进行分析，首先可以

可以从各个位置入手，对其传感器信号开展相应的检查工作，在检查的过程中，

如果检查出有的信号有异常的现象，这时我们要对此信号进行相应的排查；其次，从取板臂入手，进行相应的检测，主要对其水平的情况进行检测，其检测的结果

为倾斜，需要将此板臂调平；然后，在电机电缆这一方面，开展相应的排查工作，在排查的过程中，如果有折断的现象，需要对此电缆换置新的。最后，对方向电

机进行检查[3]。

（四）圆片出台故障

对于圆片工作台进行分析，常见的故障有两种，分别为不能吸片和不能够复

位工作台，为了避免此故障的发生，对于第一种故障来说，此现象发生，通常情

况下，是由于工作台不干净，使得圆片不能吸紧，这时需要对工作台处理干净，

并将圆片换掉。对于另一种故障来说，首先，我们可以从激光器电源入手，开展

相应的检查工作，主要就是对能量的问题进行检查，在检查的过程中，如果发现

能量出现过低的现象，这时需要购置一个新的激光器，将其原有的换掉。然后，

检查放大器，主要针对的就是其输出的信号，在检查的过程中，如果检查出此信

号不强，这时需要我们进行相应的调整工作。最后，对激光器控制板还要进行检查。

结束语：总而言之，在半导体技术的不断发展下，也使得其设备比较复杂化，其中在光刻设备长时间使用下，避免不了其故障的现象发生。针对此情况，对于

维修人员而言，必须要对设备的组成结果和工作流程要熟知，为在短时内将故障

排查出来提供重要的保障。

参考文献：

[1]潘菊凤,纪松林,谢仁飚,孙嘉伟,李笑天.扫描投影光刻机电气安全诊断系统的

设计与实现[J].电子工业专用设备,2020,49(01):15-19+49.

[2]雷宇.步进投影光刻机及其常见故障分析[J].电子工业专用设

备,2018,47(02):40-45.

[3]张文雅,宋健.投影光刻机TTL对准原理与故障分析[J].电子工业专用设

备,2019,45(04):29-32.