[發明專利]一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法

有效

• 申請號: 201811043168.5
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108827188B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 萬新軍;解樹平;宋可;賓博逸;呂宋;陶雪辰;蘇程程;陳紅豆
• 申請（專利權）人: 蘇州瑞霏光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 蘇州周智專利代理事務所(特殊普通合伙) 32312
• 代理人: 周雅卿

本發明公開了一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法，所述的測量方法在光刻機上進行，所述光刻機包括光源、空間光調制器、第一透鏡、分光鏡、相機、第二透鏡、第三透鏡和載物臺；所述的測量方法包括：S1.調節樣品與第三透鏡之間的位置；S2.空間光調制器上顯示一系列條紋結構圖；相機拍攝一系列待測樣品圖像；S3.計算得到一張調制度圖；S4.第三透鏡向下移動一個固定間距d并重復S3；S5.n1次重復S4；S6.對這n1張調制度圖進行處理，得到樣品表面微觀輪廓圖。本發明提供一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法，利用無掩模光刻機的現有硬件，實現光刻樣品的三維形貌測量，使光刻機能夠同時實現光刻和三維檢測的復合功能。

技術領域

本發明屬于三維輪廓測量技術領域，特別涉及一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法。

背景技術

無掩模光刻機是一種通過空間光調制器產生光刻圖案的投影光刻機。它和常規光刻機的區別是，常規光刻機需要掩模板來確定光刻圖案，通過精密光刻鏡頭將掩模板圖案投影微縮到基板的光刻膠上。這種光刻機精度高，適合固定圖案大批量生產，但缺點是需要掩模板，價格貴，周期長。無掩模光刻機將需要生成的圖案加載到空間光調制器上，再通過光刻鏡頭將空間光調制器的圖案微縮到基板上的光刻膠上。無掩模光刻機的優點是：空間光調制器可以通過編程改變其圖案內容，這樣當圖案內容需要調整時，只需要通過編程即可完成。

無掩模光刻機工作方式：光源模塊在空間光調制器有效區域內產生均勻的照明光,空間光調制器上加載的圖案經過中間鏡組，經過分光鏡反射，通過光刻第三透鏡成像在樣品表面上的光刻膠上,形成光刻膠的曝光，從而把空間光調制器上的圖案轉移到樣品表面膠層上。在光刻機工作時，需要確保樣品表面位于第三透鏡的焦面上，因此，光刻機需要高精度縱向掃描機構來微調第三透鏡和樣品之間的間隙。光刻機工作時，為了確認樣品表面位于第三透鏡焦面上，需要通過成像光路來觀察樣品表面，因此，光刻機上需要有一路成像光路，它的成像順序是：從樣品表面產生的反射光，通過第三透鏡，透過分光鏡，經過筒鏡成像在相機上。存在的問題：當前無掩模光刻機在曝光光刻膠之后在光刻膠上產生曝光圖像，曝光光刻膠再經過顯影和刻蝕后，會生成三維光刻結構。為了調整或者驗證光刻機工作參數，此時需要測量制作出的三維光刻結構微觀三維形貌，進而確定光刻結構的指標，如臺階高度、線寬、線型等，是不是達到設計要求。這樣的三維微觀形貌測量工作目前必須要在專門的三維測量顯微鏡上完成，這就需要把光刻樣品放到另外一臺三維顯微鏡上去。這存在以下幾個問題：1.專門的三維測量顯微鏡，比如白光干涉顯微鏡，共焦顯微鏡，通常價格昂貴，并不是所有單位都配備；2.三維測量顯微鏡的載物臺都是標準化的，實際的光刻樣品基板尺寸是經常變化的，有時會發生光刻樣品不能夠放入三維測量顯微鏡不能測量的問題；3.三維測量顯微鏡放置地點和光刻機放置地點經常不在一處，光刻樣品搬運以及環境差異都有風險。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法，利用無掩模光刻機的現有硬件，實現光刻樣品的三維形貌測量，使光刻機能夠同時實現光刻和三維檢測的復合功能，從而解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種基于無掩模光刻機的三維輪廓顯微測量方法，所述的測量方法在光刻機上進行，所述光刻機包括沿光軸方向依次設置的光源、空間光調制器、第一透鏡和與光軸方向具有一定夾角的分光鏡，以及在垂直于光軸方向且遠離光源的一側自上而下依次設置的相機、第二透鏡、第三透鏡和載物臺，所述載物臺用于放置樣品，所述分光鏡位于所述第二透鏡和第三透鏡之間，所述第三透鏡連接有縱向掃描機構，所述縱向掃描機構用于縱向調節第三透鏡的高度；

所述的測量方法按照如下步驟進行：

S1.將樣品放至載物臺上且位于第三透鏡的焦面附近；通過相機拍攝的圖案來控制縱向掃描機構微調第三透鏡的高度，并使得第三透鏡的焦面位于樣品微觀輪廓最高點的上方且與微觀輪廓最高點之間具有預定距離；