CN102402122B - 光刻机漏光检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光刻机漏光检测方法和使用该方法的系统，属于光刻技术领域。在光刻版上设置用于直接曝光的主管芯区域和用于漏光曝光的副管芯区域，仅透过主管芯区域对涂覆有光刻胶的晶圆曝光；获取晶圆上副管芯区域漏光完全成像时，主管芯区域的临界曝光能量，并计算所用光刻胶生成图形所需的最小能量值与所述临界曝光能量的比值。上述测试利用光刻机本身曝光模式，不需要额外的设备，因此测试方法简便。

Description

光刻机漏光检测方法及系统
【技术领域】
本发明涉及光刻技术领域，尤其是涉及一种光刻机漏光检测方法及系统。
【背景技术】
在光刻技术领域中，使用I线的Nikon光刻机占有较大比例。I线的光刻机采用的光源一般为汞灯，采用其发射的紫外光作为光刻光源。
光源发出的光经过椭圆镜聚光，然后经过滤镜滤出具有特定波长的光。特定波长的光经过镜头均匀化就变成了适合光刻的光，通过挡板形成透光区域后照射光刻版的图形、最后在光刻胶上成像。
光刻机由于长期使用或设备搬迁等原因，会造成镜头的镜面污染以及使光路上分布有空间颗粒，这些都会引起漫反射和散射，进而导致光线外漏到挡板之外的区域。光刻机的漏光比例沿着挡板打开的位置按照同心圆向外递减分布，经过散射后的光会在挡板遮光的边缘区域对光刻胶产生影响，如影响光刻胶的形貌和条宽等。这种影响对于带插花区域的光刻版更为严重，并且很难在整个在线生产过程中直接有效地发现。
【发明内容】
鉴于此，有必要针对传统的I线光刻机无法有效地发现漏光影响的问题，提供一种能够检测漏光影响的光刻机漏光检测方法。
一种光刻机漏光检测方法，包括如下步骤：在光刻版上设置用于直接曝光的主管芯区域和用于漏光曝光的副管芯区域，仅透过主管芯区域对涂覆有光刻胶的晶圆曝光；获取当漏光使晶圆上副管芯区域完全成像时，主管芯区域的临界曝光能量，并计算所用光刻胶生成图形所需的最小能量值与所述临界曝光能量的比值。
优选地，所述暗区的宽度大于400微米。
优选地，所述初始曝光能量大于确保光刻胶完全反应的最小能量。
优选地，所述初始曝光能量为500毫秒，所述能量增量为500毫秒。
优选地，还包括根据所述临界曝光能量计算漏光对产品的影响程度的步骤，设该影响程度用CDbias表示，所述临界曝光能量为L0，使所述光刻胶生成图形所需的最小能量值为Eth，被影响的产品使用的光刻胶的正常曝光能量值为Does，被影响的产品使用的光刻胶的每单位毫秒条宽的变化值为EL，则：
CD bias = E th L 0 * Does * EL .
此外还提供一种光刻机漏光检测系统。
一种光刻机漏光检测系统，包括光源、挡板、光刻版、曝光量控制装置以及位置控制装置，所述光源依次透过挡板和光刻版照射涂覆有光刻胶的晶圆使光刻胶发生反应形成光刻图形，所述曝光量控制装置控制光源的曝光量，其特征在于，所述光刻版上设有主管芯区域和副管芯区域，且主管芯区域和副管芯区域之间具有暗区，所述曝光量控制装置用于以固定的能量增量增加曝光量，所述位置控制装置用于在曝光量增加的同时以设定的方向移动挡板和光刻版曝光晶圆上的不同区域。
优选地，所述暗区的宽度大于400微米。
优选地，所述能量增量为500毫秒。
优选地，所述主管芯区域和副管芯区域的透光率大于70%。
通过逐步增强曝光能量，使光刻机中的漫反射和散射也加剧，从而增大了漏光能量。由于挡板设置为仅曝光主管芯区域，因此漏光作用于副管芯区域。通过观察与副管芯区域对应的晶圆上的图形形成的情况即可获得漏光能量，进而计算得到漏光所占的比例，从而估计该光刻机的漏光影响程度。
【附图说明】
图1为一实施例的光刻机漏光检测方法流程图；
图2为晶圆上的各个曝光区域以及设定的曝光方向示意图；
图3为一实施例的光刻机漏光检测系统结构示意图；
图4为光刻版的俯视图。
【具体实施方式】
本实施例的方法首先在光刻版上设置用于直接曝光的主管芯区域和用于漏光曝光的副管芯区域，然后仅透过主管芯区域对涂覆有光刻胶的晶圆曝光，最后获取晶圆上副管芯区域漏光完全成像时，主管芯区域的临界曝光能量，并计算所用光刻胶生成图形所需的最小能量值与所述临界曝光能量的比值。
通过观察副管芯区域的完全成像情况来获取漏光能量，即当漏光使晶圆上副管芯区域完全成像时，主管芯区域的曝光能量（即临界曝光能量）在曝光过程中也被记录，通过计算所用光刻胶生成图形所需的最小能量值（即副管芯区域完全成像所需的能量）与所述临界曝光能量的比值即可得到漏光比例。
以下结合附图进行进一步的说明。
如图1所示，为一实施例的光刻机漏光检测方法流程图。包括如下步骤：
S10：在光刻版上设置主管芯区域和副管芯区域，并使主管芯区域和副管芯区域之间形成具有固定宽度的暗区。光刻版上具有光刻图形，上述的主管芯区域和副管芯区域即是具有光刻图形的区域，在主管芯区域和副管芯区域之间是没有图形的且无法透光的暗区。在优选的实施例中，该暗区的宽度大于400微米。上述的设置使光刻版上形成了一个插花区域，该插花区域中，主管芯区域模拟生产中的需要曝光的光刻图形区域，暗区则模拟生产中挡板的边缘，副管芯区域模拟生产中挡板之外的透光区域。优选地，该插花区域透光率大于70%设置好具有插花区域的光刻版后，进行下述步骤。
S20：将挡板设置为仅透过主管芯区域曝光。预设在没有干扰的情况下，光源的光不会照射到主管芯区域以外的地方，即挡板只透过用于曝光光刻图形区域的光。但是由于本实施例是用于检测漏光，光刻机有可能产生的漏光，即光会照射到挡板之外的区域。该漏光就会透过副管芯区域与光刻胶发生反应。
S30：通过挡板和主管芯区域对晶圆上的一个区域利用初始曝光能量进行曝光。每种光刻胶都有一个曝光所需的最小能量值，该能量值能确保光刻胶完全反应，形成所需的图形，该能量值可记为Eth。该初始曝光能量选择为大于Eth即可，一般选择为稍大于Eth。本实施例中，优选的初始曝光能量为500毫秒（本实施例中，曝光能量等均以曝光时长计。）。
S40：按照设定的方向将挡板和光刻版移动到下一个邻近区域，并以固定的能量增量增加曝光量后对该邻近区域进行曝光。如图2所示，为晶圆上的各个曝光区域以及设定的曝光方向。漏光在整个曝光能量中占有一定比例，在初始曝光能量下，漏光的能量比较微弱，不足以使副管芯区域的图形在晶圆上呈现。而在增加曝光量后，漏光的能量也随之增大，透过副管芯区域的图形的漏光与晶圆上的光刻胶的反应进一步加强。优选地，该能量增量为500毫秒。随着曝光量的增加，漏光的能量也逐渐增加，渐渐地就可以使副管芯区域的图形完全呈现在晶圆上。
S50：判断是否所有的区域都曝光完毕。如果是，则转入步骤S60，如果否，则转入步骤S40。
S60：获取使副管芯区域的图形刚好能够在晶圆上完全成像的临界曝光能量，并计算使所述光刻胶生成图形所需的最小能量值与所述临界曝光能量的比值。通过对晶圆上的区域逐个曝光，用肉眼即可分辨曝光区域中副管芯区域的图形是否在晶圆上完全成像。当副管芯区域对应的曝光图形完全成像时，表明漏光的能量约为Eth。而此时整个曝光能量，即照射主管芯区域的曝光的能量可以根据初始曝光能量以及多次的能量增量获得，记该曝光能量为临界曝光能量L0。由此可获得漏光在整个曝光能量中所占的比例，即Eth/L0。从而获知漏光的影响程度。
进一步地，在另一实施例中，还包括根据所述临界曝光能量计算漏光对产品的影响程度的步骤。对于同一光刻机来说，使用不同的光刻胶生产不同的产品，其漏光影响到底如何，光从漏光的比例并不能获得直观的认识。因此有必要计算漏光对产品的影响程度。设该影响程度用CDbias表示，所述临界曝光能量为L0，光刻胶生成图形所需的最小能量值为Eth，被影响的产品使用的光刻胶的正常曝光能量值为Does，被影响的产品使用的光刻胶的每单位毫秒条宽的变化值为EL，则：
CD bias = E th L 0 * Does * EL .
上述公式的结果直观地反映了漏光对一款产品的影响，便于技术人员选择。
如图3所示，为一实施例的光刻机漏光检测系统。该系统包括光源10、挡板20、光刻版30、曝光量控制装置50和位置控制装置（图未示出），光源10依次透过挡板20和光刻版30照射晶圆40使光刻胶发生反应形成光刻图形，曝光量控制装置50控制光源10的曝光量，位置控制装置用于在曝光量增加的同时以设定的方向移动挡板20和光刻版30曝光晶圆40上的不同区域。
其中光刻版30上设有包含主管芯区域32和副管芯区域34的插花区域，且主管芯区域32和副管芯区域34之间有具有固定宽度的暗区36。
如图4所示，为光刻版30的俯视图。主管芯区域32和副管芯区域34即是具有光刻图形的区域，在主管芯区域32和副管芯区域34之间是没有图形的且无法透光的暗区36。
主管芯区域32模拟生产中的需要曝光的光刻图形区域，暗区36则模拟生产中挡板的边缘，副管芯区域34模拟生产中挡板20之外的透光区域。通过测定透过副管芯区域34的曝光能量与实际所采取的曝光能量，并计算它们之间的比值可以获得漏光的影响。
上述的测试利用光刻机本身的曝光模式进行，不需要额外的设备，因此测试方法简便，而且所获得的结果可以直接应用于对产品的评估，方便技术人员的选择。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光刻机漏光检测方法，包括如下步骤：
在光刻版上设置用于直接曝光的主管芯区域和用于漏光曝光的副管芯区域；在所述主管芯区域和副管芯区域之间形成暗区；
仅透过主管芯区域对涂覆有光刻胶的晶圆曝光；
获取当漏光使晶圆上副管芯区域完全成像时，主管芯区域的临界曝光能量，并计算所用光刻胶生成图形所需的最小能量值与所述临界曝光能量的比值。
2.如权利要求1所述的光刻机漏光检测方法，其特征在于，获取所述临界曝光能量的具体步骤包括：
将挡板设置为仅透过主管芯区域曝光；
通过挡板和主管芯区域对涂覆有光刻胶的晶圆上的曝光区域以初始曝光能量进行曝光；
按照设定的方向将挡板和光刻版移动到下一个邻近区域，并以固定的能量增量增加曝光量后对该邻近区域进行曝光；
重复上一步骤直到所有的曝光区域都曝光完毕；
对照曝光区域的成像情况和曝光能量，获取当晶圆上副管芯区域完全成像时主管芯区域的曝光能量即为临界曝光能量。
3.如权利要求2所述的光刻机漏光检测方法，其特征在于，所述暗区的宽度大于400微米。
4.如权利要求2所述的光刻机漏光检测方法，其特征在于，所述初始曝光能量大于确保光刻胶完全反应的最小能量。
5.如权利要求2所述的光刻机漏光检测方法，其特征在于，与所使用光刻胶对应的初始曝光能量以曝光时长计为500毫秒，所述能量增量以曝光时长计为500毫秒。
6.如权利要求1-5任意一项所述的光刻机漏光检测方法，其特征在于，还包括根据所述临界曝光能量计算漏光对产品的影响程度的步骤，设该影响程度用CDbias表示，所述临界曝光能量为L0，使所述光刻胶生成图形所需的最小能量值为Eth，被影响的产品使用的光刻胶的正常曝光能量值为Does，被影响的产品使用的光刻胶的每单位毫秒条宽的变化值为EL，则：
CD bias = E th L 0 * Does * EL .
7.一种光刻机漏光检测系统，包括光源、挡板、光刻版、曝光量控制装置以及位置控制装置，所述光源依次透过挡板和光刻版照射涂覆有光刻胶的晶圆使光刻胶发生反应形成光刻图形，所述曝光量控制装置控制光源的曝光量，其特征在于，所述光刻版上设有用于直接曝光的主管芯区域和用于漏光曝光的副管芯区域，所述主管芯区域和副管芯区域之间具有暗区，所述曝光量控制装置用于以固定的能量增量增加曝光量，所述位置控制装置用于在曝光量增加的同时以设定的方向移动挡板和光刻版曝光晶圆上的不同区域。
8.如权利要求7所述的光刻机漏光检测系统，其特征在于，所述暗区的宽度大于400微米。
9.如权利要求7所述的光刻机漏光检测系统，其特征在于，所述能量增量以曝光时长计为500毫秒。
10.如权利要求7所述的光刻机漏光检测系统，其特征在于，所述主管芯区域和副管芯区域的透光率大于70%。
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