一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光刻直寫系統技術領域，具體是一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法。
【背景技術】
[0002]在半導體無掩膜光刻直寫系統中，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量，要求系統的照明均勻性滿足一定指標要求，實際曝光時曝光面上各區域的能量才會相對一致。而對系統的照明均勻性進行測試，通常的做法是外加功率探測設備，但由于現在的整機設計日趨緊湊，內部空間很小，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備。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，無需外置任何測試設備便可測得系統的照明均勻性。
[0004]本發明的技術方案為:
[0005]一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，該方法包括以下步驟:
[0006](I)設置系統的曝光模式，使曝光模式中的能量按照一定的能量梯度遞增，曝光圖形為與系統的曝光最大視場尺寸一致的白圖；
[0007](2)將已涂覆光刻膠的承印晶圓置于曝光臺上；
[0008](3)打開照明光源，按照設置的曝光模式執行曝光，將曝光圖形成像在承印晶圓上的相應位置；
[0009](4)曝光結束后，將承印晶圓進行顯影處理；
[0010](5)觀察顯影后的承印晶圓，根據不同能量條件下的曝光結果，采用以下公式計算系統的照明均勻性:
[0011]U = (Eq-Ep)/(Ep+Eq)
[0012]其中，U表示系統的照明均勻性，Ep表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現局部感光曝開所對應的能量，Eq表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現完全感光曝開所對應的能量。
[0013]所述的無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，該方法還包括:減小能量梯度，重復所述步驟(I)?步驟(5)。
[0014]所述的無掩膜光刻直寫系統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。
[0015]由上述技術方案可知，本發明無需增加其他任何測試設備，直接在承印晶圓上進行曝光實驗，便可計算出系統的照明均勻性，經濟實用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明所涉及的無掩膜光刻直寫系統的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明的方法流程圖；
[0018]圖3是本發明中按照設置的曝光模式將曝光圖形成像在承印晶圓上的示意圖；
[0019]圖4是本發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，其中的黑色區域為感光曝開的區域。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0021]如圖1所示，本發明所涉及的實際應用場景的無掩膜光刻直寫系統，包括能量控制系統1、照明光源2、照明反光鏡3、照明光束調制系統4、可編程數字圖形發生器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。可編程數字圖形發生器5可以生成預編制的任意圖形。
[0022]上述系統的工作過程為:照明光源2發出的光線經照明反光鏡3和照明光束調制系統4調制后，形成一定形狀的光斑照射到可編程數字圖形發生器5的表面，經其反射后再經過光刻物鏡6照射到承印晶圓7上。由此可知，可編程數字圖形發生器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I控制。
[0023]如圖2所示，一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，包括以下步驟:
[0024]S1、設置具有一定能量梯度的曝光模式(recipe);
[0025]本發明設置了能量逐漸增大的曝光模式，能量由上述能量控制系統I控制，相鄰兩個圖形的能量差即能量梯度為Λ Ε，如圖3所示，從左至右能量依次為E、E+ Δ Ε、Ε+2 Δ Ε、…、Ε+η Δ E0其中，能量梯度Λ E與光刻膠對照明光源2的敏感程度相關，通常越小越好，但會增加曝光實驗的工作量。曝光模式中的曝光圖形是由可編程數字圖形發生器5產生的且與系統的曝光最大視場尺寸一致的白圖，即圖形大小與系統的曝光可用視場大小一致。
[0026]S2、將已涂覆特定光刻膠的承印晶圓7置于曝光臺上。
[0027]S3、打開照明光源2，按照步驟SI設置的曝光模式執行曝光，將曝光圖形成像在承印晶圓7上的相應位置。能量需要達到一定的閾值，才能使承印晶圓7上相應位置的光刻膠感光曝開。
[0028]S4、曝光結束后，將承印晶圓7在特定顯影液中顯影。
[0029]S5、顯影后，在顯微鏡下觀察結果，感光曝開的區域呈特殊顏色，如圖4中每個圖形中的黑色部分區域所示。
[0030]在顯影后的承印晶圓7上，找到曝光圖形中剛出現局部感光曝開所對應的能量Ep以及整個曝光圖形剛好完全感光曝開所對應的能量Eq。假設照明光源2在整個系統中的透過率為P，則承印晶圓7表面曝光圖形區域內的能量差異為(Eq-Ep) *p，則照明均勻性U的計算公式為:
[0031 ] U = (Eq-Ep) *p/ (Ep+Eq) *p = (Eq-Ep) / (Ep+Eq)
[0032]S6、減小能量梯度Λ E，重復以上步驟，可得到較準確的照明均勻性計算結果。
[0033]以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)設置系統的曝光模式，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，按照設置的曝光模式執行曝光，將曝光圖形成像在承印晶圓上的相應位置； (4)曝光結束后，將承印晶圓進行顯影處理； (5)觀察顯影后的承印晶圓，根據不同能量條件下的曝光結果，采用以下公式計算系統的照明均勻性: U = (Eq-Ep) / (Ep+Eq) 其中，U表示系統的照明均勻性，Ep表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現局部感光曝開所對應的能量，Eq表示承印晶圓上的曝光圖形首次出現完全感光曝開所對應的能量。2.根據權利要求1所述的無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，其特征在于，該方法還包括:減小能量梯度，重復所述步驟(I)?步驟(5)。3.根據權利要求1所述的無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，其特征在于，所述步驟(3)中，照明光源采用波長為405nm的激光二極管。
【專利摘要】本發明提供一種無掩膜光刻直寫系統的照明均勻性測試方法，包括設置具有一定能量梯度的曝光模式；將涂覆光刻膠的承印晶圓置于曝光臺上；打開照明光源，按照曝光模式執行曝光；將曝光完畢的承印晶圓在顯影液中顯影；觀察不同能量條件下的曝光結果，計算得到系統的照明均勻性。本發明無需增加其他任何測試設備，直接在承印晶圓上進行曝光實驗，便可計算出系統的照明均勻性，經濟實用。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號】CN105093855
【申請號】CN201510570425
【發明人】曹常瑜
【申請人】合肥芯碁微電子裝備有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月9日