[發明專利]光刻機曝光劑量控制方法

有效

• 申請號: 200910199446.0
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102081307A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 張俊;張志鋼;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(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及光刻技術，尤其涉及一種光刻機曝光劑量控制方法。

背景技術

在光刻機劑量控制方法中，劑量控制算法主要是根據曝光劑量需求、激光器功率、掃描長度以及其它參數計算出相關劑量控制參數，比如掃描時間或掃描速度，有效狹縫脈沖數，激光器頻率和可變衰減器透過率等，并最終選擇合適的脈沖能量控制算法進行曝光。

如圖1所示，步進掃描光刻機包括依次排列的激光器1、可變衰減器2、分光鏡4、均光系統5、照明鏡組6、掩模臺7、投影物鏡8和工件臺9；，還包括一能量探測器3，所述能量探測器3與分光鏡4連接。

圖2所示為曝光場掃描曝光的示意圖，圖中，L1表示掃描長度Lscan，L2表示視場輪廓掃描向寬度Wbottom，L3表示曝光場寬度Lexposure，L4表示有效狹縫寬度Wslit，L5表示視場輪廓非掃描向寬度Lslit，該圖清楚反映了與掃描有關的各量之間的尺寸關系。

介紹光刻技術中一些物理量和參數的定義：曝光劑量需求Dose_req定義為硅片曝光場上的光刻膠所需要的曝光能量密度；激光脈沖的有效能量Ep定義為當可變衰減器VA的透過率設置為100％時候，激光器出射的單脈沖經過曝光系統到達硅平面的能量；掃描長度Lscan定義為曝光場在掃描方向的長度和靜態視場輪廓掃描方向的長度之和，如圖2中L1表示掃描長度Lscan；有效狹縫寬度Wslit定義為掃描光刻機中，靜態視場輪廓掃描方向兩邊半影50％光強中心位置的在掃描方向的距離，如圖3所示為四極照明的靜態視場輪廓，其有效狹縫寬度如圖中標注；默認最大準備時間Tpreptime_max定義為相關硬件接受曝光指令后，調整到預備曝光所需要準備的時間中的最大值——包括激光器設置時間、可變衰減器的設置時間、工件臺的準備時間等硬件中的最長準備時間；有效狹縫脈沖個數N定義為在掃描曝光時候，工件臺運動了有效脈沖寬度的這段時間中，激光器出射脈沖到達硅平面的脈沖個數；掃描速度V指掃描曝光時候，工件臺在掃描方向的平均運動速度；脈沖頻率f指出曝光時候，激光器出射脈沖的頻率；可變衰減器透過率VA是照明系統中存在的唯一一個可變衰減器，其透過率可調整，使得曝光中到達硅平面的脈沖能量產生變化，此定義該透過率為VA，VA有一定的調整范圍，比如10％-90％，當VA＝100％表示可變衰減器不在光路中。

所述劑量控制參數主要有掃描時間或掃描速度、有效狹縫脈沖數、激光器頻率和可變衰減器透過率，所述掃描時間或掃描速度通過控制掩模臺7的運動來實現。為了降低成本，總是希望有效狹縫脈沖個數少、可變衰減器透過率高、掃描速度高，為了獲得較佳的劑量精度或劑量系統性能，總是希望有效狹縫脈沖個數多，激光頻率高，掃描速度低。現有技術中主要有兩種光刻機劑量控制方法，分別如下：

第一種現有技術的光刻機劑量控制方法是，在保證相關劑量指標達到要求的條件下，采用劑量精度最佳算法計算劑量控制參數，使得劑量精度或劑量系統性能最佳。

第二種現有技術的光刻機劑量控制方法是，在保證相關劑量指標達到要求的條件下，采用客戶成本最低算法計算劑量控制參數，使得客戶運行成本最低。

現有技術的光刻機劑量控制方法的缺點是：

1、對于不同的光刻膠或工藝，需要采用不同的劑量控制算法，才能達到較好的光刻效果，而現有技術的光刻機劑量控制方法或者只采用劑量精度或劑量系統性能最佳算法，或者只采用客戶成本最低算法，缺乏處于客戶運行成本最低和劑量精度或劑量系統性能最佳中間狀態的有效劑量控制算法，缺乏靈活性，無法適應不同光刻膠或工藝的要求。

2、在測試過程中需要直接輸入的底層參數過多(如有效狹縫寬度內的脈沖個數、掃描速度、激光頻率、可變衰減器透過率等)，操作煩瑣易出錯，只適合內部測試，生產過程中不宜直接使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光刻機曝光劑量控制方法，綜合考慮劑量系統性能和客戶運行成本，采用不同劑量控制算法，以適應不同光刻膠或工藝的要求，靈活性強，而且測試過程需要輸入的數據少，操作簡單、直觀。

為了達到上述的目的，本發明提供一種光刻機曝光劑量控制方法，包括以下步驟：步驟1，向光刻機的曝光劑量控制系統輸入參數和劑量控制參數的約束條件；所述參數包括劑量系統性能偏好系數L_DA、客戶成本偏好系數L_COO、硬件參數和曝光劑量需求Dose_req；步驟2，光刻機的曝光劑量控制系統對步驟1輸入的上述參數和上述劑量控制參數的約束條件進行分析，選擇偏好數學模型進行運算，得到劑量控制參數；步驟3，光刻機的曝光劑量控制系統輸出劑量控制參數，控制光刻機進行曝光。