[發明專利]一種光刻曝光劑量控制裝置與方法有效

申請號：	200910051547.3	申請日：	2009-05-19
公開（公告）號：	CN101561636A	公開（公告）日：	2009-10-21
發明（設計）人：	江潮;徐文;羅聞	申請（專利權）人：	上海微電子裝備有限公司
主分類號：	G03F7/20	分類號：	G03F7/20
代理公司：	上海思微知識產權代理事務所	代理人：	屈蘅;李時云
地址：	201203上海市***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種光刻曝光劑量控制裝置方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及光刻裝置的技術領域，具體涉及光刻曝光劑量控制裝置及其方法。

背景技術

光刻工藝技術是半導體生產過程中關鍵的一個工藝環節，在光刻過程中，投影到硅片表面的光刻劑量精度成為影響產品是否合格的關鍵因素之一。目前光刻生產用到的準分子激光器發射出的脈沖能量波動較大，如不加以控制，曝光劑量精度達不到生產要求，最終會導致產品成為廢品。各光刻機廠家提供了多種曝光劑量控制方法以保證劑量精度，盡量保證用戶使用高曝光劑量精度的產品。

一種現有技術的情況(參見劉世元、吳小健于2006年發表于光學學報Vol.26，No.6，標題為“深紫外準分子激光實時曝光劑量控制算法研究”文章)，提出了逐個脈沖控制方法。該方法的原理在于測試每個脈沖能量，根據實測值，推算下一個脈沖的能量值，控制激光器根據推算值發射同等能量的脈沖。例如：實際需要的劑量50mJ/cm2，若單個脈沖能量為5mJ/cm2，共需要10個脈沖。但是由于波動的原因實測得到第一個脈沖能量僅為4.5mJ/cm2，那么要求激光器在下一個脈沖發射5.5mJ/cm2，用以補償上一個脈沖。依此類推，直到最后一個脈沖。

另一種現有技術的情況(參見美國發明專利，申請號：US20040239907、US2005070613)，提出雙光源與衰減器進行劑量控制，該方法對單脈沖能量進行控制，采用閉環伺服控制，由于對每個脈沖都進行閉環控制，因此采用這種方法可以得到非常高的控制精度。

上述曝光劑量控制方法主要集中在對激光器的控制上，即通過控制激光器脈沖能量，以達到控制劑量的目的。但是上述方法都無法實時地改變曝光窗口中光強分布不均勻而對劑量精度造成的影響。

曝光狹縫內的光強分布影響到劑量的精度，因此光刻機廠商會要求狹縫內光強分布達到一定要求，稱為照明均勻性指標。但由于光學制造加工誤差以及設備器件的物理性能限制，導致光強不可能絕對均勻，光強一般分布情況如圖1所示，圖中x表示非掃描方向的物理坐標，t表示允許的偏差。由于狹縫內光強分布并非絕對均勻，而正常工作時硅片勻速運動，所以光強較大的地方劑量就大，光強較弱的地方劑量就小，因此導致硅片上的劑量分布不均。

本發明的目的在于提供一光刻曝光劑量控制裝置與方法，這種光刻曝光劑量控制裝置可以提高曝光區域內硅片表面的光刻劑量精度和重復性，克服由于非掃描方向光強分布不均造成的系統偏差，并且能極大地抑制由于設備老化造成的系統偏差。本光刻曝光劑量控制方法無需增加提高光學均勻性的光學元件，同時也不需要提高現有光學照明均勻化元件的性能，即可實現劑量的精密控制。

發明內容

本發明提出一種光刻曝光劑量控制裝置與方法。光刻曝光劑量控制裝置包括：測量單元；控制單元以及承載單元。測量單元，用于實時測量光強分布，并輸出實測信號。狹縫刀片組，耦接控制單元，接收控制信號，并依據控制信號調整曝光區域大小。本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述裝置還包括承載單元，耦接所述控制單元，接收所述控制信號，并依據所述控制信號調整運動速度。

本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述承載單元為掩模臺，用于承載掩模，并驅動所述掩模運動。

本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述承載單元為硅片臺，用于承載硅片，并驅動所述硅片運動。

本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述光強分布為光強分布輪廓。

本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述裝置還包括激光器，用于提供激光脈沖信號。

本發明提出的光刻曝光劑量控制裝置中，所述裝置還包括分光器，耦接所述測量單元，用于分出部分的所述激光脈沖信號，并投影到所述測量單元進行測量。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1所示為根據本發明實際光強分布圖。

圖2所示為根據本發明一實施例的光刻曝光劑量控制裝置的示意圖。

圖3所示為根據本發明又一實施例的光刻曝光劑量控制裝置的示意圖。

圖4所示為根據本發明一實施例的光刻曝光劑量控制方法的流程圖

圖5所示為根據本發明一實施例的光強分布圖。