[发明专利]一种控制光刻曝光剂量的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机的技术领域，具体涉及控制光刻曝光剂量的方法。

背景技术

集成电路芯片制造中，光刻技术是一项关键的技术，芯片的特征尺寸的不断缩小是伴随着光刻技术的不断进步。光刻技术的发展已经使特征尺寸CD(Critical Dimension)达到100nm甚至100nm以下。随着光刻分辨率的提高，对CD均匀性的要求也越来越高。影响CD均匀性的因素很多，譬如涂胶、曝光、显影、刻蚀等一系列光刻工艺都会影响CD均匀性。其中，曝光步骤是通过光刻机完成。曝光剂量是曝光过程中的通过光刻机设定的一个重要参数，它是指在曝光过程中硅片单位面积上光刻胶所吸收的特定波长的光能量，硅片面上某一点处曝光光强对曝光时间的积分：

D=∫0TI(t)dt]]>  ①

式中D为曝光剂量；T为曝光时间；I为曝光光强，是时间t的函数。

因此，曝光剂量能直接影响光刻机的性能指标，如CD、CD的均匀性、生产效率等，必须加以严格控制，才能实现最佳的曝光均匀性和稳定性。

同时，在光刻机中，激光器产生的单个激光脉冲之间的能量波动比较大(最大在15％)，如果不加以控制，激光脉冲的能量波动会累积到晶圆表面导致实际曝光剂量与预设的曝光剂量之间产生偏差，从而影响光刻效果，导致产品不合格。为减少由于脉冲能量波动导致剂量偏差而引起的生产缺陷，在光刻过程中，均要采用控制曝光剂量的方法保证产品的合格率。

当前控制曝光剂量采用的方法主要是针对逐个激光脉冲能量进行控制。第一种方法是：刘世元、吴小健于2006年发表于光学学报Vol.26，No.6的标题为“深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法研究”的文章中，提出了逐个脉冲控制方法。该方法的原理在于测试每个实际发出的脉冲能量，根据测量值，推算下一个脉冲的能量值。例如：实际需要的剂量50mJ/cm²，而要求单个脉冲剂量为5mJ/cm²，共需要10个脉冲。但是由于波动的原因实测得到第一个脉冲剂量仅为4.5mJ/cm²，那么要求激光器发射的下一个脉冲的剂量为5.5mJ/cm²，用以补偿上一个脉冲的剂量。依此类推，直到最后一个脉冲，显然，该算法的最后一个脉冲的剂量波动无法通过这种算法优化。这种方法的原理是通过下一个脉冲对已有的剂量进行补偿，但在要求的脉冲数很少，或者由于剂量波动一直偏低，则可能会出现失控的情况，从而难以达到实际需求的脉冲剂量。同时，这种采用逐个脉冲控制的算法，需要对每个脉冲进行测量，但由于能量传感器会遮挡晶圆面的受光区域，因此在正常工作情况下无法使用晶圆台表面的传感器进行光测量，必须在非晶圆表面光路中再增加一个测量激光能量的传感器，用于正常工作曝光的光能量测量。

第二种剂量控制的方法，在光路中增加设备以及控制环路的方法来提高曝光剂量控制精度，是由申请号为US20050270613、US20040239907的两个美国公开专利中所提出的。这种方法采用双激光腔的激光器或者采用两台激光器获得所需要的两个激光光源，利用第二个光源对第一个光源的能量进行补偿。这种方法是在光路中增加功能环节，并且通过硬件和光学设备调节，并且调节时间要求在两个脉冲间隔中完成，因此整个系统光路中设备多，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制光刻曝光剂量的方法，所述方法能极大地提高光刻的曝光剂量精度，结合所述方法使用的系统具有结构简单的优点。

本发明公开一种用于控制光刻曝光剂量的方法，包括步骤：

A、获取激光器的曝光剂量精度与脉冲个数的对照关系表；

B、根据光刻曝光剂量精度要求的参数，由对照关系表对应查找相应的第一脉冲个数；

C、根据未衰减的单个脉冲剂量，以及实际要求曝光剂量，计算得到第二脉冲个数；