一种DMD数字光刻曝光系统及其装调检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种DMD数字光刻曝光系统及其装调检测方法，该系统包括依次设置的光源、照明系统、DMD、投影系统、后置透镜和数码相机，数码相机安装在后置透镜的后焦面；光源发出的光经照明系统匀光准直整形照射物面DMD，DMD与像面共轭成像，DMD的图形经投影系统成像在像面。本发明专利技术通过观察频谱面能量分布、形状和大小来检查曝光系统装调优劣，通过曝光系统数值孔径以及焦距合理选择后置透镜通光孔径和焦距，曝光系统频谱面成像到后置透镜焦面并通过数码相机观察；曝光系统焦距未知只能观察频谱面部分图形时，通过移动数码相机对图形进行拼接，结构简单，设计便利，频谱面更多地体现曝光细节，更能表现曝光系统装调过程照明系统和投影系统匹配问题。影系统匹配问题。影系统匹配问题。

【技术实现步骤摘要】
一种DMD数字光刻曝光系统及其装调检测方法


[0001]本专利技术涉及一种DMD光刻曝光系统及其装调检测方法，属于半导体集成电路或印刷电路制造


技术介绍

[0002]光刻技术是半导体器件加工的核心。随着加工器件的密度不断提升，光刻的线宽尺寸在不断减小，光刻需要的掩模板成本也在逐渐上升，寻求低成本或者无掩模的光刻技术成为研究热点。基于数字微镜器件的无掩模数字光刻技术使用DMD代替传统掩模板，更换曝光图形时不需要更换掩模板，降低了光刻制版成本，减少换版时间，提高光刻技术的灵活性，目前获得了广泛应用。曝光系统是光刻机的关键子系统，曝光系统的解析能力直接决定了光刻机曝光的最小线宽。在DMD数字光刻系统中，曝光系统包括光源、照明系统、DMD和投影系统。
[0003]为保证DMD数字刻曝光系统具有高的曝光质量，对于照明系统、投影系统的相对位置精度要求很高，对于照明系统和投影系统的镜片的间距、偏心和倾斜的位置公差要求也非常严格，两者相对位置的微小变动均会对曝光质量产生很大的影响。
[0004]对于目前业内DMD数字曝光机的装调，单独的照明系统或者投影系统都是精确装调，两个系统装调的精度直接影响曝光系统的分辨率，但照明和投影(包括DMD)两系统之间的匹配也会影响曝光系统的分辨率，通常这两系统匹配都是简单的机械定位，然后通过实际的曝光图形进行观察。这种方式不仅浪费大量试验板和试验时间，还无法对照明系统、投影系统之间的匹配程度给与定量评价，从而难以使曝光性能稳定地达到最优。本专利提供一种采用后置光学系统观察曝光系统的频谱面，通过观察频谱面判断照明系统与投影系统之间匹配程度的方法。该方法与其他装调检测方法一起保证曝光系统的曝光质量。

技术实现思路

[0005]为了能够解决上述问题，本专利技术提供了一种DMD数字光刻曝光系统及其装调检测方法，将观察曝光系统频谱面作为判断系统装调优劣的一个依据，通过观察频谱面的能量分布、形状和大小表征曝光系统的装调的进展。通过一个后置透镜系统，在不破坏曝光系统的前提下组成一个4F系统观察曝光系统频谱面。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种DMD数字光刻曝光系统，包括依次设置的光源、照明系统、DMD、投影系统、后置透镜和数码相机，所述数码相机安装在所述后置透镜的后焦面且能够在后焦面上移动；所述光源发出的光经过所述照明系统匀光准直整形照射物面DMD，DMD与像面共轭成像，DMD的图形经所述投影系统成像在像面，所述后置透镜设置在像面后。
[0007]在本专利技术的一种实施方式中，所述投影系统为双远心系统。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，所述投影系统的光阑面也为所述DMD数字光刻曝光系统的频谱面，在该频谱面上的光强分布为该DMD数字光刻曝光系统的频谱图像。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，所述后置透镜的孔径D、投影系统像方孔径角u
’
、曝光视场y
’
和后置透镜焦距f满足如下关系：D>2(f*tanu
’
+y
’
)。
[0010]本专利技术的第二个目的在于提供一种DMD光刻曝光系统装调检测方法，所述方法应用了所述的DMD数字光刻曝光系统，包括如下步骤：
[0011]第一步：将照明系统与投影系统通过最初设计的机械定位进行安装，再根据4F光学原理安装后置透镜的位置，并在后置透镜后焦面安装数码相机；
[0012]第二步：数码相机记录曝光系统的频谱图像，分别记录频谱尺寸大小，频谱清晰程度，通过数码的灰度提取频谱的能量分布；
[0013]第三步：后置透镜与投影系统配合，在解决照明系统与投影系统匹配问题的时候，投影系统不变，改变照明系统的照明方式、位置；观察频谱图像是否基于光阑中心旋转对称，这说明照明系统的光轴与投影系统的光轴是否匹配，若不是，调节照明系统或DMD的倾角；
[0014]第四步：若频谱模糊，说明照明系统与投影系统在光传播方向上的距离不合适，改变照明系统与DMD的前后距离，观察频谱的清晰度；
[0015]第五步：通过数码相机对频谱进行灰度提取，要求频谱处光强能量关于光阑中心旋转对称；若灰度不关于中心对称，检查照明系统的内部和镜片上面洁净度以及调节光源、DMD的倾角；
[0016]第六步：重复上述第二步到第五步，直到频谱图像清晰且关于光阑中心旋转对称，调节结束。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，所述第五步中通过数码相机对频谱进行灰度提取，灰度提取不要求频谱面各处光强能量一致均匀。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，所述第五步中通过数码相机对频谱进行灰度提取，要求频谱处光强能量关于光阑中心旋转对称，频谱椭圆度等于1，其中频谱椭圆度用于表征光强能量在频谱纵横向分布不同。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，所述第五步中通过数码相机对频谱进行灰度提取，要求频谱处光强能量关于光阑中心旋转对称，频谱极平衡性Ux＝Uy；其中，以光阑中心为原点，将光阑面划分为四个象限；频谱光强分布以X/Y轴划分，分别定义X轴正向和负向、Y轴正向和负向的能量分布；用Ux与Uy分别描述X与Y轴方向的频谱极平衡性；Ux与Uy的具体定义如下：
[0020][0021][0022]本专利技术有益效果是：
[0023]本专利技术提供的DMD数字光刻曝光系统及其装调检测方法通过观察频谱面能量分布、形状和大小来检查曝光系统的装调优劣。通过曝光系统的数值孔径以及焦距合理选择后置透镜的通光孔径和焦距，使得曝光系统频谱面成像到后置透镜焦面，在后置透镜焦面放置数码相机进行观察；对于不知道曝光系统焦距的情况，数码相机只能观察频谱面的部分图形，可以通过移动数码相机对图形进行一定的拼接。本专利技术通过后置透镜和数码相机
组成的检查系统结构简单，设计便利；频谱面更多地体现了曝光细节，更能表现曝光系统装调过程中照明系统和投影系统的匹配问题。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术DMD数字光刻曝光系统的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术频谱椭圆度的示意图；
[0027]图3是本专利技术频谱面x方向光强不平衡的示意图；
[0028]图4是本专利技术光刻物镜成像和离焦光强叠加的示意图；
[0029]图5是本专利技术频谱面偏心的示意图；
[0030]图6是本专利技术光瞳面偏心光刻物镜成像光路图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0032]实施例一
[0033]如图1所示，本实施例提供一种DMD数字光刻曝光系统，包括依次设置的光源、照明系统、DMD、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DMD数字光刻曝光系统，其特征在于，包括依次设置的光源、照明系统、DMD、投影系统、后置透镜和数码相机，所述数码相机安装在所述后置透镜的后焦面且能够在后焦面上移动；所述光源发出的光经过所述照明系统匀光准直整形照射物面DMD，DMD与像面共轭成像，DMD的图形经所述投影系统成像在像面，所述后置透镜设置在像面后。2.根据权利要求1所述的DMD数字光刻曝光系统，其特征在于，所述投影系统为双远心系统。3.根据权利要求1所述的DMD数字光刻曝光系统，其特征在于，所述投影系统的光阑面也为所述DMD数字光刻曝光系统的频谱面，在该频谱面上的光强分布为该DMD数字光刻曝光系统的频谱图像。4.根据权利要求1所述的DMD数字光刻曝光系统，其特征在于，所述后置透镜的孔径D、投影系统像方孔径角u
’
、曝光视场y
’
和后置透镜焦距f满足如下关系：D>2(f*tanu
’
+y
’
)。5.一种DMD数字光刻曝光系统装调检测方法，其特征在于，应用了权利要求1
‑
4任一项所述的DMD数字光刻曝光系统，包括以下步骤：第一步：将照明系统与投影系统通过最初设计的机械定位进行安装，再根据4F光学原理安装后置透镜的位置，并在后置透镜后焦面安装数码相机；第二步：数码相机记录曝光系统的频谱图像，分别记录频谱尺寸大小，频谱清晰程度，通过数码的灰度提取频谱的能量分布；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王寅，李世光，曾海峰，戢逸云，
申请(专利权)人：江苏影速集成电路装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：