接触式光刻机光强均匀性的检测方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，特别涉及一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法。


背景技术：

2.接触式光刻机被广泛应用于微米及以上微纳结构的制造过程，作为衡量接触式光刻机性能的重要参数，光强均匀性的高低会直接影响到半导体器件的加工精度。
3.举例来说，对于微纳结构较大的器件(特征线宽大于3微米)，光强均匀性的影响较小，但对于微纳结构较小的器件(特征线宽小于2微米)，光强均匀性的影响不可忽略。因此，需要一种方法对接触式光刻机的光强均匀性参数进行检测。
4.现有技术中，一般采用光功率计来对接触式光刻机的光强均匀性进行多点测量，但采用这种测量方法只能得到离散的测量值，无法全面反映出实际使用过程中的光强均匀性，且测量精度易受到光功率计灵敏度以及测量环境的影响，所以具有精度低以及与实际状况存在差异的缺点。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于解决背景技术部分提到的技术问题，提供了一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法，具有精确度高、抗干扰性好、与实际状况相匹配的优点。
6.本技术实施例提供了一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法，包括：将掩膜版表面划分为不同的检测区域；在每个所述检测区域内形成相同的特征图案，所述特征图案为沿第一方向延伸、沿第二方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域，遮光区域在第二方向上具有第一尺度，透光区域在第二方向上具有第二尺度，所述第一尺度、第二尺度均在0.8～2.0微米范围内；将所述掩膜版置于曝光样品表面后进行曝光处理；对经曝光处理的所述曝光样品依次进行显影、刻蚀处理；根据经刻蚀处理的所述曝光样品表面不同区域的曝光质量，对接触式光刻机的光强均匀性进行评价。
7.可选的，所述第一尺度、第二尺度在0.8～1.2微米范围内。
8.可选的，所述第一尺度与所述第二尺度一致。
9.可选的，所述检测区域具有相同面积，且每个所述检测区域内还包括至少一个用以标志不同检测区域的区域标识。
10.可选的，所述区域标识位于所述特征图案中心，所述区域标识包括与每个所述检测区域相对应的数字、字母、字符中任意一种。
11.可选的，所述掩膜版为正方形掩膜版或圆形掩膜版，所述正方形掩膜版的边长为6英寸或8英寸，所述圆形掩膜版的直径为6英寸或8英寸。
12.可选的，所述曝光样品为匀胶铬版且所述匀胶铬版与所述掩膜版的面积比为1：1。
13.可选的，所述第一方向与所述第二方向相垂直，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。
14.可选的，所述第一方向与所述第二方向相垂直，所述第一方向为切向方向，所述第二方向为径向方向。
15.可选的，所述特征图案的面积占每个所述检测区域面积的85％～99％。
16.本技术实施例的有益效果在于：
17.本技术实施例提供的一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法，利用遮光区域、透光区域交替间隔排布的掩膜版对曝光样品进行曝光、显影、刻蚀处理，再通过观察曝光样品表面不同区域特征图案呈现完整度，直接对不同区域的光强均匀性做评价。相比于现有技术方案，本技术能全面反映出不同区域的光强均匀性，具有精确度高、抗干扰性好、与实际状况相匹配的优点。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
19.图1为本技术一实施例提供的光强均匀性检测方法的流程示意图；
20.图2为本技术一实施例提供的检测区域划分方式示意图；
21.图3为本技术一实施例提供的特征图案示意图之一；
22.图4为本技术一实施例提供的特征图案示意图之二；
23.图5为本技术一实施例提供的曝光样品的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.本技术实施例提供了一种接触式光刻机的光强均匀性检测方法，通过观察曝光样品表面不同区域特征图案呈现完整度，直接对不同区域的光强均匀性做评价，相比于现有技术，具有精确度高、抗干扰性好、与实际状况相匹配的优点。
27.请参考图1，为本技术一实施例提供的接触式光刻机的光强均匀性检测方法的流程示意图，该方法包括步骤s10～步骤s50。
28.步骤s10：将掩膜版表面划分为不同的检测区域。
29.本步骤中，首先将掩膜版表面划分为多个检测区域，每个检测区域具有一检测面积，检测面积的大小和划分方式可根据接触式光刻机光强均匀性检测的具体需要来进行确定。
30.一实施例中，掩膜版表面被划分为不同个检测区域，每个检测区域具有相同面积，相比于划分为不同检测面积检测区域的方式，减少了额外计算，具有更加清楚、直观的优点。由于每个检测区域内形成有相同的特征图案，通过在每个检测区域内设置至少一个区域标识，从而更好地区分每个检测区域内的特征图案相对整体坐标系的位置。
31.请参考图2，为本技术一实施例中检测区域划分方式示意图，其中，掩膜版为一块边长为6英寸(15.2厘米)的正方形掩膜版，该掩膜版被均匀划分为36个大小相等、形状相同
的检测区域，且每个检测区域都为一个面积为1平方英寸的正方形，检测区域内还具有与每个检测区域相对应的数字。
32.在其他实施例中，可采用环形分区等其他方式来划分检测区域，掩膜版的形状包括但不限于正方形、长方形、圆形、正六边形、正八边形等，掩膜版的尺寸包括但不限于6英寸、8英寸等，区域标识包括但不限于相应的数字、字母、字符等。上述仅为示例，不作为对本技术的限定。
33.步骤s20：在每个所述检测区域内形成相同的特征图案，所述特征图案为沿第一方向延伸、沿第二方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域，遮光区域在第二方向上具有第一尺度，透光区域在第二方向上具有第二尺度，第一尺度、第二尺度均在0.8～2.0微米范围内。
34.本步骤中，可通过激光直写或电子束直写等方式，在空白掩膜版的每个检测区域内形成相同的特征图案。
35.其中，激光直写是一种通过计算机控制高精度激光束扫描，从而把设计图形直接转移到掩模上的工艺。
36.基本流程为：将待制作特征图案的特征参数输入激光直写系统的计算机中，该特征参数包括但不限于：第一尺度的数值、第二尺度的数值、第一方向、第二方向；将特征参数转换成直写系统控制数据后，由计算机控制高精度激光束在空白掩膜版表面的光刻胶上直接扫描曝光；经显影、刻蚀在检测区域内形成特征图案。
37.相应的，电子束直写类似于激光直写，具体步骤可参考激光直写的基本流程，故在此不再赘述。
38.在检测区域内形成的特征图案为一系列沿第一方向延伸、沿第二方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域。一实施例中，特征图案的面积占每个检测区域面积的85％～99％，这样最大限度地占据检测面积，使最终结果更利于观察。
39.请参考图3，为本技术一实施例的特征图案示意图，该特征图案002由一系列沿水平方向延伸、沿竖直方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域组成，每个遮光区域在竖直方向上的宽度为0.8～2.0微米，每个透光区域在竖直方向上的宽度为0.8～2.0微米，此外，在特征图案002中心处，还存在与每个检测区域对应的区域标识001。
40.本实施例中，第一尺度、第二尺度为0.8～2.0微米，接近且略大于接触式光刻机的曝光精度，在进行曝光时，接触式光刻机的光强在检测区域上的分布并不均匀，具体体现在不同检测区域间光强不均匀以及每个检测区域内部光强不均匀，最终的，在曝光样品表面光强均匀处产生明显且完整的特征图案，在曝光样品表面光强不均匀处无法产生特征图案或仅产生部分特征图案。
41.请参考图4，为本技术一实施例的特征图案示意图，该特征图案002由一系列沿切向方向延伸、沿径向方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域组成，每个遮光区域在径向方向上的宽度为0.8～1.2微米，每个透光区域在径向方向上的宽度为0.8～1.2微米。
42.本实施例中，第一尺度、第二尺度为0.8～1.2微米，更接近接触式光刻机的曝光极限(0.6～1.2微米)，最终在曝光样品表面光强均匀处与非均匀处的对比更加明显，相比于第一尺度、第二尺度为0.8～2.0微米的方案，在进行接触式光刻机光强均匀性检测时具有精度高、分辨率好的优点。
43.在其他实施例中，第一尺度、第二尺度被设置为相同数值，能使特征图案更为清晰，更有利特征图案在曝光样品表面的呈现。此外，区域标识的设置个数、设置形式还有许多种，相关设置个数、设置形式的组合，都属于本技术的保护范围。
44.步骤s30：将所述掩膜版置于曝光样品表面后进行曝光处理。
45.本步骤中，接触式光刻机的光在向下传播过程中，被特征图案中的遮光区域所阻隔，仅透过透光区域部分。
46.透过掩膜版的光也会因为不同光强，对曝光样品表面的光刻胶产生不同程度影响，例如，一部分光强较弱的区域，光强不到临界光强，这些区域的光刻胶在曝光过程中并没有完全反应掉，还留有一定厚度，这部分区域最终也无法显示出特征图案。
47.请参考图5，为本技术一实施例的曝光样品的结构示意图，采用匀胶铬版作为曝光样品，该匀胶铬版从上至下依次为光刻胶层005、金属膜004、玻璃基板003。
48.玻璃基板的材料可以是纳钙玻璃、石英玻璃，金属膜由铬和铬的氧化物以及氮化物组成，厚度在1.0mm-3.5mm之间，光刻胶层可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶，胶厚在100-2000nm之间。
49.此外，该匀胶铬版与掩膜版的面积比为1：1，在这个曝光过程中，很好与掩模版相贴合。在其他实施例中，还可以采用与掩膜版的面积比为其他值的匀胶铬版，也属于本技术的保护范围。
50.本实施例中，采用匀胶铬版作为曝光样品，由于匀胶铬版内部具有金属膜的特点，经过后续显影、刻蚀处理后，表面的特征图案具有对比性强的优点，更有利于观察。在其他实施例中，也可采用晶圆等其他材料作为曝光样品，也属于本技术的保护范围。
51.步骤s40：对经曝光处理的所述曝光样品依次进行显影、刻蚀处理。
52.本步骤中，通过对曝光样品进行显影、刻蚀处理，最终在曝光样品表面不同区域显示不同程度的特征图案。
53.显影、刻蚀的具体流程为：对经曝光处理的曝光样品进行显影，利用曝光区域在化学性质上与未曝光的区域不同，在特定的化学溶液中选择性的保留曝光区域(负胶)或者未曝光区域(正胶)；显影后使用刻蚀液进行刻蚀，刻蚀掉未被光刻胶所覆盖的金属膜部分，仅保留有光刻胶保护的金属膜部分，刻蚀液可采用100mg硝酸铈铵、500ml纯净水、1700μl冰醋酸配比得到，刻蚀时间为20～120秒。
54.一实施例中，在进行显影、刻蚀处理后，还可以用有机洗剂清洗曝光样品，以洗去曝光样品表面的光刻胶，方便后续观察。
55.步骤s50：根据经刻蚀处理的所述曝光样品表面不同区域的曝光质量，对接触式光刻机的光强均匀性进行评价。
56.经显影、刻蚀处理后，曝光样品表面一些区域出现如图3、4所示的明显且完整的特征图案，这些区域受接触式光刻机曝光时光强均匀性较高，另一些区域内仅出现一部分特征图案或完全未出现特征图案，这另一些区域受接触式光刻机曝光时光强均匀性较低，通过观察曝光样品表面不同区域的曝光质量，从而对接触式光刻机的光源的光强均匀性是否满足使用需求做出评价。
57.综上所述，本技术实施例在掩膜版每个检测区域内，形成由沿第一方向延伸、沿第二方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域，利用该掩膜版对曝光样品进行曝光、显影、刻
蚀处理后，最后通过曝光样品表面不同区域特征图案呈现完整度，来对不同区域的光强均匀性做评价。此外还可通过改变遮光区域和透光区域在第二方向上第一尺度、第二尺度的数值，对最终显示效果进行修正，提高结果准确度。
58.相比于现有采用光功率计的技术方案，本技术实施例的光强均匀性检测方法能全面反应出不同区域的光强均匀性，具有精确度高、抗干扰性好、与实际状况相匹配且直观的优点。
59.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.上述实施例是对本技术的说明，不是对本技术的限定，任何对本技术简单变换后的方案均属于本技术的保护范围。以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术内思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，包括：将掩膜版表面划分为不同的检测区域；在每个所述检测区域内形成相同的特征图案，所述特征图案为沿第一方向延伸、沿第二方向交替间隔排布的遮光区域和透光区域，遮光区域在第二方向上具有第一尺度，透光区域在第二方向上具有第二尺度，所述第一尺度、第二尺度均在0.8～2.0微米范围内；将所述掩膜版置于曝光样品表面后进行曝光处理；对经曝光处理的所述曝光样品依次进行显影、刻蚀处理；根据经刻蚀处理的所述曝光样品表面不同区域的曝光质量，对接触式光刻机的光强均匀性进行评价。2.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述第一尺度、第二尺度在0.8～1.2微米范围内。3.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述第一尺度与所述第二尺度一致。4.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述检测区域具有相同面积，且每个所述检测区域内还包括至少一个用以标志不同检测区域的区域标识。5.根据权利要求4所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述区域标识位于所述特征图案中心，所述区域标识包括与每个所述检测区域相对应的数字、字母、字符中任意一种。6.根据权利要求4所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述掩膜版为正方形掩膜版或圆形掩膜版，所述正方形掩膜版的边长为6英寸或8英寸，所述圆形掩膜版的直径为6英寸或8英寸。7.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述曝光样品为匀胶铬版且所述匀胶铬版与所述掩膜版的面积比为1：1。8.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相垂直，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。9.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相垂直，所述第一方向为切向方向，所述第二方向为径向方向。10.根据权利要求1所述的接触式光刻机光强均匀性的检测方法，其特征在于，所述特征图案的面积占每个所述检测区域面积的85％～99％。

技术总结
本申请提供一种接触式光刻机光强均匀性的检测方法，涉及半导体技术领域。其中，先利用遮光区域、透光区域交替间隔排布的掩膜版对曝光样品进行曝光、显影、刻蚀处理，再通过观察曝光样品表面不同区域特征图案呈现完整度，直接对不同区域的光强均匀性做评价。相比于现有技术方案，本申请能全面反应出不同区域的光强均匀性，具有精确度高、抗干扰性好的优点。抗干扰性好的优点。抗干扰性好的优点。


技术研发人员：张云雪 何玉国 闫力松 谢娜 张钱依 黄安琳
受保护的技术使用者：宁波市知行光学科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/18