5009激光图形发生器曝光实验

蒋玉贺

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）

5009激光图形发生器曝光实验

蒋玉贺

（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）

激光图形发生器是一种用于图形转化的硬件接口设备，直接影响着掩膜版的加工质量。激光图形发生器曝光过程中出现的曝光偏移、曝光遗漏问题，严重影响了掩膜版加工的质量和成品率。通过实验和分析，总结了产生曝光偏移、曝光遗漏的一些原因。

激光图形发生器；掩膜版；曝光

1 引 言

激光图形发生器是一种用于图形转化的硬件接口设备，直接影响掩膜版的加工质量。制作掩膜版的速率越快越好，但是质量更重要。5009激光图形发生器直接接收bit，pat及Mul三种数据格式文件，通常用的是bit格式。机器性能不是特别稳定，当所要曝光图形的数据量特别大时，经常会出现曝光偏移、曝光遗漏等现象，严重影响了掩膜版加工的质量和成品率。由于引起曝光偏移、曝光遗漏问题的原因很复杂，找到这些原因，只有通过实验和工作经验摸索。

2 5009激光图形发生器主要技术指标

最大工作台移动范围150mm×150mm，线宽误差小于±0.4／μm，光栏旋转后图形中心误差不超过1μm。曝光窗口范围是2～300μm，最大曝光频率500Hz，工作台最大移动速度96mm／sec。

3 5009激光图形发生器工作原理

5009激光图形发生器包括光机单元、控制柜及计算机系统。气浮式工作台和悬浮式光栏。光机单元部分如图1所示。激光光源通过光学系统到光栏，经过20倍凸透镜到掩膜版。光栏的前后左右运动及旋转角度和工作台在X、Y方向的运动都由Pg数据确定，pg数据包含分割后矩形的X、Y、H、W、A信息。工作台是激光定位，由三组光栅系统构成。聚焦光学系统由光电接收器接收工作台的上下位移，再由电机带动凸轮旋转来完成聚焦。

图1 光机单元

4 实验内容

4.1 曝光偏移问题实验

曝光偏移是指没在要曝光的地方曝光，而曝光到别的地方。通过数据格式（bit，3600）及工作台的移动速度和曝光频率的不同匹配两种情况来做实验。表1为两种实验条件。

表1 一、二两种实验条件

在表1的实验条件下：

（1）在一实验条件下，曝光频率为300Hz，工作台的移动速度为60mm／sec，未出现曝光移位问题。

（2）在一实验条件下，曝光频率为500Hz，工作台的移动速度为96mm／sec，未出现曝光偏移问题。

（3）在二实验条件下，曝光频率为300Hz，工作台的移动速度为60mm／sec，未出现曝光偏移问题。

（4）在二实验条件下，曝光频率为500Hz，工作台的移动速度为96mm／sec，出现曝光偏移问题。

4.2 曝光遗漏问题实验

实验用的激光管是从白俄新购进的，可以减少因激光管使用时间长工作不稳定，影响实验结果。曝光遗漏是指需要曝光的地方没有曝光或者没有完全曝光。通过改变激光管工作电压，调节激光能量传感器阈值两种情况来做实验。两种实验条件如表2所示。

表2 三、四两种实验条件

1）当激光能量传感器调至正常值时，激光管工作电压参数的影响：

（1）当激光管工作电压为8kV时，在分别采用bit和3600两种格式数据时，都出现机器只能停顿运行，实验结果出现严重曝光遗漏问题。

（2）当激光管工作电压为22kV时，在三、四两种情况下，因工作电压超出范围，机器停止工作，不能正常曝光。

（3）当激光管工作电压为19kV时，在三、四两种情况下，分别采用bit和3600两种数据格式，都没有出现曝光遗漏问题。

通过实验，改变激光管工作电压参数，统计实验结果如表3所示。

表3 曝光遗漏与激光管工作电压关系

2）激光能量传感器阈值的影响：

现在激光管工作电压调至最佳值19kV时①当激光能量传感器阈值调至过低时，出现曝光遗漏问题。②当激光能量传感器阈值调至过高时，激光能量传感器反映出激光太弱，机器停止工作；当调节至合适值时，机器继续工作，结果未出现曝光遗漏问题。通过实验，统计得出如表4实验结果。

表4 曝光遗漏与激光能量传感器阈值的关系

5 实验结论

通过实验得出，曝光偏移位置是固定的，而曝光遗漏位置是随机的。曝光偏移的出现，主要是由接收数据格式所引起的。曝光遗漏是由激光管工作电压过低（激光太弱）以及激光能量传感器阈值调的过低而引起的，另外在激光管工作时间长以及其它不稳定因素影响下，常会发生曝光遗漏。对于5009激光图形发生器来说，实际上接收的数据格式是bit，mul，pat。pg数据一般都是cif转换成3600，激光图形发生器不能直接使用，而是通过计算机内部转化软件实现接收的。此软件在处理数据量大时，出错概率大，导致某些数据的坐标点改变，因此产生曝光偏移问题。数据量大的时候可以分割成多个文件，以减小数量，减小出错。另外曝光频率和工作台移动速度不相符合时，也会出现曝光偏移问题。有很多因素引起曝光偏移、曝光遗漏，需要不断的探索，才能提高做版的质量。

［1］QUIRK M，SERDA J.Semiconductor manufacturing technology［M］.北京：电子工业出版社，2004：325－614.

［2］沈文正，李萌波，胡俊鹏，等.实用集成电路工艺手册［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

蒋玉贺（1980－），男，辽宁鞍山人，工程师，研究方向半导体工艺。

2014－01－23