[發(fā)明專利]一種無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510570425.0
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105093855B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹常瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥芯碁微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙)34115
• 代理人: 宋倩,袁由茂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻直寫系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體無掩膜光刻直寫系統(tǒng)中，由于光刻物鏡的焦深非常有限，為在襯底表面獲得好的圖形質(zhì)量，要求系統(tǒng)的照明均勻性滿足一定指標(biāo)要求，實(shí)際曝光時曝光面上各區(qū)域的能量才會相對一致。而對系統(tǒng)的照明均勻性進(jìn)行測試，通常的做法是外加功率探測設(shè)備，但由于現(xiàn)在的整機(jī)設(shè)計(jì)日趨緊湊，內(nèi)部空間很小，加之高分辨率的光刻物鏡工作距離很小，難以外置其他測試設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法，無需外置任何測試設(shè)備便可測得系統(tǒng)的照明均勻性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法，該方法包括以下步驟：

(1)設(shè)置系統(tǒng)的曝光模式，使曝光模式中的能量按照一定的能量梯度遞增，曝光圖形為與系統(tǒng)的曝光最大視場尺寸一致的白圖；

(2)將已涂覆光刻膠的承印晶圓置于曝光臺上；

(3)打開照明光源，按照設(shè)置的曝光模式執(zhí)行曝光，將曝光圖形成像在承印晶圓上的相應(yīng)位置；

(4)曝光結(jié)束后，將承印晶圓進(jìn)行顯影處理；

(5)觀察顯影后的承印晶圓，根據(jù)不同能量條件下的曝光結(jié)果，采用以下公式計(jì)算系統(tǒng)的照明均勻性：

U＝(E_q-E_p)/(E_p+E_q)

其中，U表示系統(tǒng)的照明均勻性，E_p表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現(xiàn)局部感光曝開所對應(yīng)的能量，E_q表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現(xiàn)完全感光曝開所對應(yīng)的能量。

所述的無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法，該方法還包括：減小能量梯度，重復(fù)所述步驟(1)～步驟(5)。

所述的無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法，所述步驟(3)中，照明光源采用波長為405nm的激光二極管。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明無需增加其他任何測試設(shè)備，直接在承印晶圓上進(jìn)行曝光實(shí)驗(yàn)，便可計(jì)算出系統(tǒng)的照明均勻性，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的方法流程圖；

圖3是本發(fā)明中按照設(shè)置的曝光模式將曝光圖形成像在承印晶圓上的示意圖；

圖4是本發(fā)明中的承印晶圓在顯影后，不同能量條件下的曝光圖形是否感光曝開的示意圖，其中的黑色區(qū)域?yàn)楦泄馄亻_的區(qū)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明所涉及的實(shí)際應(yīng)用場景的無掩膜光刻直寫系統(tǒng)，包括能量控制系統(tǒng)1、照明光源2、照明反光鏡3、照明光束調(diào)制系統(tǒng)4、可編程數(shù)字圖形發(fā)生器5、光刻物鏡6和承印晶圓7。照明光源2采用波長為405nm的激光二極管。可編程數(shù)字圖形發(fā)生器5可以生成預(yù)編制的任意圖形。

上述系統(tǒng)的工作過程為：照明光源2發(fā)出的光線經(jīng)照明反光鏡3和照明光束調(diào)制系統(tǒng)4調(diào)制后，形成一定形狀的光斑照射到可編程數(shù)字圖形發(fā)生器5的表面，經(jīng)其反射后再經(jīng)過光刻物鏡6照射到承印晶圓7上。由此可知，可編程數(shù)字圖形發(fā)生器5通過反射照明光束，最終將其生成的圖形成像在承印晶圓7上。其中，照明光源2輻射的能量大小由能量控制系統(tǒng)1控制。

如圖2所示，一種無掩膜光刻直寫系統(tǒng)的照明均勻性測試方法，包括以下步驟：

S1、設(shè)置具有一定能量梯度的曝光模式(recipe)；

本發(fā)明設(shè)置了能量逐漸增大的曝光模式，能量由上述能量控制系統(tǒng)1控制，相鄰兩個圖形的能量差即能量梯度為△E，如圖3所示，從左至右能量依次為E、E+△E、E+2△E、…、E+n△E。其中，能量梯度△E與光刻膠對照明光源2的敏感程度相關(guān)，通常越小越好，但會增加曝光實(shí)驗(yàn)的工作量。曝光模式中的曝光圖形是由可編程數(shù)字圖形發(fā)生器5產(chǎn)生的且與系統(tǒng)的曝光最大視場尺寸一致的白圖，即圖形大小與系統(tǒng)的曝光可用視場大小一致。

S2、將已涂覆特定光刻膠的承印晶圓7置于曝光臺上。

S3、打開照明光源2，按照步驟S1設(shè)置的曝光模式執(zhí)行曝光，將曝光圖形成像在承印晶圓7上的相應(yīng)位置。能量需要達(dá)到一定的閾值，才能使承印晶圓7上相應(yīng)位置的光刻膠感光曝開。

S4、曝光結(jié)束后，將承印晶圓7在特定顯影液中顯影。

S5、顯影后，在顯微鏡下觀察結(jié)果，感光曝開的區(qū)域呈特殊顏色，如圖4中每個圖形中的黑色部分區(qū)域所示。