GB∕T 43725-2024 直写成像式曝光设备（正式版）

直写成像式曝光设备2024-03-15发布2024-10-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I l2规范性引用文件 3术语和定义 4分类与结构 35技术要求 6测试方法 87检验规则 9产品随机文件 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)提出并归口。本文件起草单位：合肥芯碁微电子装备股份有限公司、广州兴森快捷电路科技有限公司、安徽省工业和信息化研究院、深南电路股份有限公司、四创电子股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、合肥矽迈微电子科技有限公司、深圳市克洛诺斯科技有限公司、深圳拜波赫技术有限公司。1直写成像式曝光设备1范围本文件规定了直写成像式曝光设备的分类与结构、技术要求、检验规则、标志、包装、运输和贮存及产品随机文件的要求，描述了测试方法，包括试验一般条件、外观和尺寸检查、性能测试、安全性测试和噪声测试。本文件适用于印制电路板及集成电路封装基板用直写成像式曝光设备的设计、研发、验证、制造、使用及检验等过程。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2893.2图形符号安全色和安全标志第2部分：产品安全标签的设计原则GB/T3768声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级采用反射面上方包络测量面的简易法GB/T3785.1电声学声级计第1部分：规范GB/T5226.1—2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T6388运输包装收发货标志GB/T13306标牌GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T16471运输包装件尺寸与质量界限GB/T18209.2—2010机械电气安全指示、标志和操作第2部分：标志要求SJ/T10668—2023电子组装技术术语3术语和定义SJ/T10668—2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。采用光反射、电光相互作用、声光相互作用等方式改变光传播方向或能量分布的器件。直写成像式曝光directwritingimagingexposure利用激光二极管、发光二极管或其他光源通过空间光调制器(3.1)进行光束扫描的技术。分辨率resolution在光学曝光成像中，一种曝光设备或一种光致抗蚀剂等感光材料所能产生清晰图像的最小图形尺寸。2注：通常用最小图形线宽、两个图形间的最小间距以及最小的空间(线对)周期表征。除非另有规定，随机选取印制板上导线的任意点，从其正上方观察到的宽度。线宽均匀性linewidthuniformity某个曝光区域内，相同特征图形实际曝光结果的特征尺寸差异。注：用百分数(%)表示。单位时间内完成曝光的面积。注：产能也指在指定基板规格尺寸的情况下，单位时间内完成曝光的面数。图形拼接精度patternstitchingaccuracy曝光图形由多个扫描场曝光组成，相邻两次扫描曝光图形存在拼接，拼接处图形和设计图形之间的间隔在一个导电层上，隔离的导电线路的相邻边缘之间(不是中心到中心的距离)观察到的间距。单位曝光面积上接收到的能量。注：单位为毫焦每平方厘米(mJ/cm²)。对印制板或封装基板进行曝光时，感光材料上的曝光图形与印制板或封装基板上外层图案的相对位置精度。双面对准精度double-sidealignmentaccuracy对印制板或封装基板进行曝光时，正反两面曝光后图形的相对位置精度。在多次拼接成像曝光中的每一个单次曝光区域。注：通常为条状。阻焊坝在相邻导体间较狭小空隙中的条状阻焊图形。注：阻焊堤起到阻挡焊锡流通的作用。3阻焊开窗soldermaskopening阻焊图形中不覆盖阻焊剂的空白区域。4分类与结构4.1产品分类直写成像式曝光设备的机型按照曝光应用类型分为：应用于线路曝光的线路直写成像式曝光机型和应用于阻焊曝光的阻焊直写成像式曝光机型。通常按照分辨率或最大有效曝光尺寸对直写成像式曝光设备分级。推荐的最大有效曝光尺寸见表1。本文件产品性能要求按分辨率分级。表1推荐的最大有效曝光尺寸机型加工对象最大有效曝光尺寸线路直写成像式曝光机型封装基板类载板、高密度互连印制板、刚性印制板、挠性印制板、刚挠印制板高密度互连印制板、刚性印制板、挠性印制板、刚挠印制板刚性印制板、挠性印制板、刚挠印制板刚性印制板、挠性印制板阻焊直写成像式曝光机型封装基板、类载板、高密度互连印制板、刚性印制板、挠性印制板、刚挠印制板4.2产品结构组成直写成像式曝光设备主要结构组成见表2。表2直写成像式曝光设备主要结构组成结构说明曝光台面具备吸附、固定功能的基板放置台面成像系统光源、成像及空间光调制器环控系统控制设备内部温度、湿度的模块定位系统多轴定位平台系统控制系统控制模块和输入、输出接口对位系统用于基板图形靶标对准的模块调焦系统调整焦平面位置的模块44.3设备工作条件除另有规定外，直写成像式曝光设备工作条件见表3。表3直写成像式曝光设备工作条件序号工作条件说明环境光源黄光2温度3相对湿度4洁净度10000级及以上5电源交流380V;16A;50Hz;7kW6地基振动级别5技术要求5.1外观和尺寸直写成像式曝光设备的外观和尺寸应符合下列要求：a)设备尺寸符合设计规格；b)设备外观完好，表面平整光洁、色泽均匀，无裂纹、褪色及永久性污渍，无明显变形和划痕，金属件无腐蚀；c)设备表面及显示面板上的标志清楚可辨。按6.3.4测试后，线路直写成像式曝光机型的分辨率、线宽和线距指标应满足表4的要求，阻焊直写成像式曝光机型的分辨率、阻焊堤和阻焊开窗指标应满足表5的要求。表4线路直写成像式曝光机型分辨率、线宽和线距指标机型分辨率线宽线距线路直写成像式曝光机型6668885表5阻焊直写成像式曝光机型分辨率、阻焊堤和阻焊开窗指标机型分辨率阻焊堤阻焊开窗阻焊直写成像式曝光机型5.2.2线宽均匀性除另有规定外，按6.3.5测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型在其极限分辨率下的线宽均匀性应不大于±10%。5.2.3能量均匀性按6.3.6测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型和阻焊直写成像式曝光机型在其分辨率下的能量均匀性应不小于95%。除另有规定外，按6.3.7测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型和阻焊直写成像式曝光机型在其分辨率下的图形拼接精度应不大于±10%。5.2.5外层对准精度按6.3.8测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型在其分辨率下的外层对准精度应满足表6的要求，各分辨率阻焊直写成像式曝光机型在其分辨率下的外层对准精度应满足表7的要求。表6线路直写成像式曝光机型外层对准精度机型分辨率外层对准精度线路直写成像式曝光机型68士5士8士106表7阻焊直写成像式曝光机型外层对准精度机型分辨率外层对准精度阻焊直写成像式曝光机型士15按6.3.9测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型在其分辨率下的双面对准精度指标应满足表8的要求。表8线路直写成像式曝光机型双面对准精度机型分辨率双面对准精度线路直写成像式曝光机型68在不同工艺条件下，按6.3.10测试后，各分辨率线路直写成像式曝光机型的产能应不低于表9的要求，各分辨率阻焊直写成像式曝光机型产能指标应不低于表10的要求。表9线路直写成像式曝光机型产能机型分辨率线宽线距曝光尺寸mm能量密度mJ/cm³产能面/h线路直写成像式曝光机型666888625×460625×460625×460625×4607表10阻焊直写成像式曝光机型产能机型分辨率阻焊堤阻焊开窗曝光尺寸能量密度mJ/cm³产能面/h阻焊直写成像式曝光机型5.3安全直写成像式曝光设备的安全设计应符合GB/T5226.1—2019的要求。直写成像式曝光设备的安全标志应符合下列要求：a)设备内部可能产生危险的光源光泄漏、电气安全、机械安全和操作风险的位置附近及对应的罩壳或外防护上粘贴安全标志；b)安全标志图形含义、颜色组合与使用方法符合GB/T2893.2的规定。5.3.3紧急停止开关直写成像式曝光设备应具有紧急停止开关装置，当装置被触发时，将使设备进入安全停机状态，不会产生附加危险。紧急停止开关装置应符合GB/T5226.1—2019中5.3.4的规定。直写成像式曝光设备应具有联锁保护电路，按6.4.3.1测试时，联锁保护电路被触发后，设备的相关部分(如运动部件等)自动转至安全状态，联锁保护电路的手动或自动复位，不应引发设备可能发生危险情况的运行。设备接地保护应符合下列要求：a)设备具有可供连接接地保护导线的接地保护端子，并有明显的标识；b)按6.4.3.2测试时，接地保护端与接地保护的所有可触及金属部件之间的电阻不大于0.1Ω;c)接地线的颜色为黄绿色。按6.4.3.3测试时，设备电源插头或电源引入端与外壳裸露金属部件之间的绝缘电阻，应不小于正常工作时，按6.5测试直写成像式曝光设备的工作噪声应满足下列要求：8a)连续或间歇噪声不大于80dB(A);b)瞬间噪声不大于120dB(A)。6测试方法6.1试验一般条件直写成像式曝光设备应处于正常工作条件，应符合4.3的规定。6.2外观和尺寸检查直写成像式曝光设备的尺寸可通过卷尺进行测量；设备外观、设备表面及显示面板上的标志可通过目视法进行检验。6.3性能测试6.3.1测试材料和测试图形测试用材料和测试图形见表11。表11测试用材料和测试图形序号测试用材料和测试图形说明1感光材料通常是干膜或者油墨或者光刻胶2基板通常是标准尺寸的覆铜板，其他材质视具体需求调整3显影液显影液型号、显影时间根据感光材料和工艺类型决定4测试图形包括用于分辨率、线宽、线距、阻焊堤、阻焊开窗和产能等测试的数字化图形测试仪器见表12。表12测试仪器序号测试仪器技术要求1显微镜2功率计量程30mW～150W3卷尺量程0m～10m4秒表测量误差≤0.01s5接地电阻测试仪测量误差不超过满量程的±3%,单位为毫欧(mΩ)6绝缘电阻表电阻上限500V,测量误差不超过±10%7声级计频率范围25Hz～8kHz,采用A计权声级模式直写成像式曝光设备主要性能测试的测试条件包含下列要求：9GB/T43725—2024a)直写成像式曝光设备各分模块测试并确认完毕；b)直写成像式曝光设备整机的所有接口、环境和厂房条件测试并确认完毕；c)直写成像式曝光设备上位机软件系统测试完毕；d)完成直写成像式曝光设备调试标定相关参数，设备的各项设置参数可正常设定；e)具备直写成像式曝光设备性能测试过程所需的测试工具等必要的外部条件。6.3.4.1分辨率测试：采用可达到该设备最小线宽要求的感光材料，在基板上涂覆或贴覆该感光材料，然后用直写成像式曝光设备曝光含有表4或表5中该机型分辨率的测试图形，显影后使用显微镜进行测量。6.3.4.2线宽、线距测试：在基板上涂覆或贴覆合适的感光材料，在最佳焦平面下，曝光含有直写成像式曝光设备规格的线宽横竖斜线的测试图形，显影后用显微镜测量板面上的线宽，横竖斜3种线型，各测量9个点，共27组数据。6.3.4.3阻焊堤测试：在涂覆阻焊感光材料的基板上，曝光含有表5指标的阻焊堤的图形，显影后使用显微镜测量板面上的阻焊堤，每种指标测量36个点，共36组数据。6.3.4.4阻焊开窗测试：在涂覆阻焊感光材料的基板上，曝光含有表5指标的开窗的图形，显影后使用显微镜测量板面上的开窗，每种指标测量36个点，共36组数据。6.3.5线宽均匀性测试曝光符合直写成像式曝光设备规格的线宽测试图形，显影后使用电子显微镜测量不同区域的线宽，包含每个扫描条带的横竖斜线共4个位置，测量整板最大最小线宽计算标准均匀性偏差。6.3.6能量均匀性测试将成像区域均匀分成8×4阵列，使用功率计测量这32个区域的功率能量。能量均匀性按公式(1)计算：P——能量均匀性；Pmx——能量最大值；Pamge——能量平均值。6.3.7图形拼接精度测试通过实际曝光直写成像式曝光设备标称指标的测试图形，其中横线和竖线比例为1:1,显影后用显微镜测量图形中曝光条带之间拼接误差。6.3.8外层对准精度测试先曝光对位用的Mark1图形(圆点),再以Mark1为对位点曝光Mark2图形(圆环),使用直写成像式曝光设备自带的电荷耦合器件图像传感器测量同一位置圆点和圆环中心点坐标XY方向偏移量的最大值，或显影后测量XY方向偏移量的最大值。注：Mark1和Mark2代表光刻机自设的位置标记点。6.3.9双面对准精度测试使用直写成像式曝光设备对标称板厚范围内的基板，两面涂覆或贴覆感光材料，先在正面曝光对位用的Mark1图形(圆点),再在反面以Mark1为对位点曝光Mark2图形(圆环),可使用设备自带的电荷耦合器件图像传感器测量同一位置圆点和圆环中心点坐标偏移量的最大值，或显影后测量偏移量的最大值。在指定基板尺寸、能量密度和对位方式的条件下，从进板到出板的全过程，记录1h内生产的数量。6.4安全性测试6.4.1安全标志检查目视检查直写成像式曝光设备外壳表面及内部粘贴的安全标志。6.4.2紧急停止开关功能测试按下紧急停止开关按钮，在紧急停止开关激活期间，确认所使用的断开电能装置(如接触器、继电器)已打开并有效切断系统的电源。激活联锁保护后，能自动将直写成像式曝光设备置于安全的状态，能给操作人员提示，在联锁保护电路手动或自动复位之前无法重新启动运行设备。使用接地电阻仪测量保护接地端子与外壳上可触及金属部件之间的电阻。在设备电源插头不插入电源插座、电源开关接通的情况下，在电源插头或电源引入线端与外壳上可触及金属部件之间施加500V直流电压，稳定5s后，读取绝缘电阻值。应按GB/T3768规定的方法测定，测试仪器应选用GB/T3785.1规定的2级及2级以上的声级计。采用声级计的A计权声级网络。直写成像式曝光设备周围不应放置障碍物，与墙壁的距离一般大于2m。将测试仪器置于水平位置，传声器面向噪声源，传声器距离地面高度为1.5m,与设备的距离为1m(按基准体表面计),进行测量。每次测量点数为5点，即沿设备周围表面矩形每一边的中点(共4个点)和设备正上方1m处的1点。取各点噪声平均值为最后测定结果。同时，应测量相应点的背景噪声，按表13的要求进行修正。判定结果是否符合5.3.5的要求。表13噪声修正值修正内容阈值背景噪声与设备噪声的差值/dB(A)3～55～88～10修正值(从测量值中应减去量)/dB(A)3210.507检验规则7.1检验分类直写成像式曝光设备的检验分为型式检验和质量一致性检验。7.2型式检验型式检验由生产方负责进行。当产品遇有下列情况之一时，应进行型式检验：a)新产品的试制定型鉴定；b)产品停产一年后重新生产；c)设计、结构或工艺有较大变动可能影响性能时；d)正常生产中每两年不少于一次；e)质量一致性检验结果与上一次型式检验有较大差异时；f)国家质量监督机构提出型式检验的要求时。型式检验检验项目及顺序见表14。7.2.2检验情况处理型式检验全部合格，判定为型式检验合格；若有一项不合格，应组织整改直至合格。7.3质量一致性检验质量一致性检验应符合下列要求：a)质量一致性检验由生产方负责进行；b)每台直写成像式曝光设备出厂之前应逐台通过质量一致性检验。质量一致性检验项目及顺序符合表14的规定。表14检验项目及顺序序号检验项目技术要求条款检验方法条款型式检验质量一致性检验1外观和尺寸√√2分辨率、线宽、线距、阻焊堤、阻焊开窗√√3线宽均匀性√√4能量均匀性√√表14检验项目及顺序(续)序号检验项目技术要求条款检验方法条款型式检验质量一致性检验5图形拼接精度5.2.46.3.7√√6外层对准精度5.2.56.3.8√√7双面对准精度5.2.66.3.9√