5009激光圖形發生器曝光實驗

蔣玉賀

（中國電子科技集團公司第四十七研究所，沈陽110032）

5009激光圖形發生器曝光實驗

蔣玉賀

（中國電子科技集團公司第四十七研究所，沈陽110032）

激光圖形發生器是一種用于圖形轉化的硬件接口設備，直接影響著掩膜版的加工質量。激光圖形發生器曝光過程中出現的曝光偏移、曝光遺漏問題，嚴重影響了掩膜版加工的質量和成品率。通過實驗和分析，總結了產生曝光偏移、曝光遺漏的一些原因。

激光圖形發生器；掩膜版；曝光

1 引 言

激光圖形發生器是一種用于圖形轉化的硬件接口設備，直接影響掩膜版的加工質量。制作掩膜版的速率越快越好，但是質量更重要。5009激光圖形發生器直接接收bit，pat及Mul三種數據格式文件，通常用的是bit格式。機器性能不是特別穩定，當所要曝光圖形的數據量特別大時，經常會出現曝光偏移、曝光遺漏等現象，嚴重影響了掩膜版加工的質量和成品率。由于引起曝光偏移、曝光遺漏問題的原因很復雜，找到這些原因，只有通過實驗和工作經驗摸索。

2 5009激光圖形發生器主要技術指標

最大工作臺移動范圍150mm×150mm，線寬誤差小于±0.4／μm，光欄旋轉后圖形中心誤差不超過1μm。曝光窗口范圍是2～300μm，最大曝光頻率500Hz，工作臺最大移動速度96mm／sec。

3 5009激光圖形發生器工作原理

5009激光圖形發生器包括光機單元、控制柜及計算機系統。氣浮式工作臺和懸浮式光欄。光機單元部分如圖1所示。激光光源通過光學系統到光欄，經過20倍凸透鏡到掩膜版。光欄的前后左右運動及旋轉角度和工作臺在X、Y方向的運動都由Pg數據確定，pg數據包含分割后矩形的X、Y、H、W、A信息。工作臺是激光定位，由三組光柵系統構成。聚焦光學系統由光電接收器接收工作臺的上下位移，再由電機帶動凸輪旋轉來完成聚焦。

圖1 光機單元

4 實驗內容

4.1 曝光偏移問題實驗

曝光偏移是指沒在要曝光的地方曝光，而曝光到別的地方。通過數據格式（bit，3600）及工作臺的移動速度和曝光頻率的不同匹配兩種情況來做實驗。表1為兩種實驗條件。

表1 一、二兩種實驗條件

在表1的實驗條件下：

（1）在一實驗條件下，曝光頻率為300Hz，工作臺的移動速度為60mm／sec，未出現曝光移位問題。

（2）在一實驗條件下，曝光頻率為500Hz，工作臺的移動速度為96mm／sec，未出現曝光偏移問題。

（3）在二實驗條件下，曝光頻率為300Hz，工作臺的移動速度為60mm／sec，未出現曝光偏移問題。

（4）在二實驗條件下，曝光頻率為500Hz，工作臺的移動速度為96mm／sec，出現曝光偏移問題。

4.2 曝光遺漏問題實驗

實驗用的激光管是從白俄新購進的，可以減少因激光管使用時間長工作不穩定，影響實驗結果。曝光遺漏是指需要曝光的地方沒有曝光或者沒有完全曝光。通過改變激光管工作電壓，調節激光能量傳感器閾值兩種情況來做實驗。兩種實驗條件如表2所示。

表2 三、四兩種實驗條件

1）當激光能量傳感器調至正常值時，激光管工作電壓參數的影響：

（1）當激光管工作電壓為8kV時，在分別采用bit和3600兩種格式數據時，都出現機器只能停頓運行，實驗結果出現嚴重曝光遺漏問題。

（2）當激光管工作電壓為22kV時，在三、四兩種情況下，因工作電壓超出范圍，機器停止工作，不能正常曝光。

（3）當激光管工作電壓為19kV時，在三、四兩種情況下，分別采用bit和3600兩種數據格式，都沒有出現曝光遺漏問題。

通過實驗，改變激光管工作電壓參數，統計實驗結果如表3所示。

表3 曝光遺漏與激光管工作電壓關系

2）激光能量傳感器閾值的影響：

現在激光管工作電壓調至最佳值19kV時①當激光能量傳感器閾值調至過低時，出現曝光遺漏問題。②當激光能量傳感器閾值調至過高時，激光能量傳感器反映出激光太弱，機器停止工作；當調節至合適值時，機器繼續工作，結果未出現曝光遺漏問題。通過實驗，統計得出如表4實驗結果。

表4 曝光遺漏與激光能量傳感器閾值的關系

5 實驗結論

通過實驗得出，曝光偏移位置是固定的，而曝光遺漏位置是隨機的。曝光偏移的出現，主要是由接收數據格式所引起的。曝光遺漏是由激光管工作電壓過低（激光太弱）以及激光能量傳感器閾值調的過低而引起的，另外在激光管工作時間長以及其它不穩定因素影響下，常會發生曝光遺漏。對于5009激光圖形發生器來說，實際上接收的數據格式是bit，mul，pat。pg數據一般都是cif轉換成3600，激光圖形發生器不能直接使用，而是通過計算機內部轉化軟件實現接收的。此軟件在處理數據量大時，出錯概率大，導致某些數據的坐標點改變，因此產生曝光偏移問題。數據量大的時候可以分割成多個文件，以減小數量，減小出錯。另外曝光頻率和工作臺移動速度不相符合時，也會出現曝光偏移問題。有很多因素引起曝光偏移、曝光遺漏，需要不斷的探索，才能提高做版的質量。

［1］QUIRK M，SERDA J.Semiconductor manufacturing technology［M］.北京：電子工業出版社，2004：325－614.

［2］沈文正，李萌波，胡俊鵬，等.實用集成電路工藝手冊［M］.北京：宇航出版社，1989.

Study on Exposure Experiment of 5009 Laser Pattern Generator

JIANG Yu－he
（The 47th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shenyang 110032，China）

The laser pattern generator，a kind of graph transformation hardware interface devices，directly impacts on the quality of mask processing.Because of such problems as exposure offset and exposure omission，themask processing rate of the finished products is seriously reduced.The experiment and the analysis for the reasons of exposure offset and exposure omissions are concluded.

Laser Pattern Generator；Photomask；Exposure

10.3969／j.issn.1002－2279.2014.06.004

TN305.6

：A

：1002－2279（2014）06－0012－02

蔣玉賀（1980－），男，遼寧鞍山人，工程師，研究方向半導體工藝。

2014－01－23