[发明专利]一种光刻曝光剂量控制装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻装置的技术领域，具体涉及光刻曝光剂量控制装置及其方法。

背景技术

光刻工艺技术是半导体生产过程中关键的一个工艺环节，在光刻过程中，投影到硅片表面的光刻剂量精度成为影响产品是否合格的关键因素之一。目前光刻生产用到的准分子激光器发射出的脉冲能量波动较大，如不加以控制，曝光剂量精度达不到生产要求，最终会导致产品成为废品。各光刻机厂家提供了多种曝光剂量控制方法以保证剂量精度，尽量保证用户使用高曝光剂量精度的产品。

一种现有技术的情况(参见刘世元、吴小健于2006年发表于光学学报Vol.26，No.6，标题为“深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法研究”文章)，提出了逐个脉冲控制方法。该方法的原理在于测试每个脉冲能量，根据实测值，推算下一个脉冲的能量值，控制激光器根据推算值发射同等能量的脉冲。例如：实际需要的剂量50mJ/cm2，若单个脉冲能量为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能量仅为4.5mJ/cm2，那么要求激光器在下一个脉冲发射5.5mJ/cm2，用以补偿上一个脉冲。依此类推，直到最后一个脉冲。

另一种现有技术的情况(参见美国发明专利，申请号：US20040239907、US2005070613)，提出双光源与衰减器进行剂量控制，该方法对单脉冲能量进行控制，采用闭环伺服控制，由于对每个脉冲都进行闭环控制，因此采用这种方法可以得到非常高的控制精度。

上述曝光剂量控制方法主要集中在对激光器的控制上，即通过控制激光器脉冲能量，以达到控制剂量的目的。但是上述方法都无法实时地改变曝光窗口中光强分布不均匀而对剂量精度造成的影响。

曝光狭缝内的光强分布影响到剂量的精度，因此光刻机厂商会要求狭缝内光强分布达到一定要求，称为照明均匀性指标。但由于光学制造加工误差以及设备器件的物理性能限制，导致光强不可能绝对均匀，光强一般分布情况如图1所示，图中x表示非扫描方向的物理坐标，t表示允许的偏差。由于狭缝内光强分布并非绝对均匀，而正常工作时硅片匀速运动，所以光强较大的地方剂量就大，光强较弱的地方剂量就小，因此导致硅片上的剂量分布不均。

本发明的目的在于提供一光刻曝光剂量控制装置与方法，这种光刻曝光剂量控制装置可以提高曝光区域内硅片表面的光刻剂量精度和重复性，克服由于非扫描方向光强分布不均造成的系统偏差，并且能极大地抑制由于设备老化造成的系统偏差。本光刻曝光剂量控制方法无需增加提高光学均匀性的光学元件，同时也不需要提高现有光学照明均匀化元件的性能，即可实现剂量的精密控制。

发明内容

本发明提出一种光刻曝光剂量控制装置与方法。光刻曝光剂量控制装置包括：测量单元；控制单元以及承载单元。测量单元，用于实时测量光强分布，并输出实测信号。狭缝刀片组，耦接控制单元，接收控制信号，并依据控制信号调整曝光区域大小。本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述装置还包括承载单元，耦接所述控制单元，接收所述控制信号，并依据所述控制信号调整运动速度。

本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述承载单元为掩模台，用于承载掩模，并驱动所述掩模运动。

本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述承载单元为硅片台，用于承载硅片，并驱动所述硅片运动。

本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述光强分布为光强分布轮廓。

本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述装置还包括激光器，用于提供激光脉冲信号。

本发明提出的光刻曝光剂量控制装置中，所述装置还包括分光器，耦接所述测量单元，用于分出部分的所述激光脉冲信号，并投影到所述测量单元进行测量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为根据本发明实际光强分布图。

图2所示为根据本发明一实施例的光刻曝光剂量控制装置的示意图。

图3所示为根据本发明又一实施例的光刻曝光剂量控制装置的示意图。

图4所示为根据本发明一实施例的光刻曝光剂量控制方法的流程图

图5所示为根据本发明一实施例的光强分布图。

图6所示为根据本发明一实施例的曝光区域示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

图2所示为根据本发明一实施例的光刻曝光剂量控制装置的示意图。本实施例所提供的光刻曝光剂量控制装置1包括测量单元10，分光器20，控制单元30，曝光形成单元40以及承载单元50。