[发明专利]一种分布式曝光剂量控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的分布式曝光剂量控制系统及方法。

背景技术

剂量控制是光刻技术中的重要部分。曝光剂量是指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，即硅片面上某一点处曝光光强对曝光时间的积分：其中D为曝光剂量；T为曝光时间；I为曝光光强，为时间t的函数。曝光剂量直接影响光刻机的最终性能指标，包括关键尺寸，关键尺寸均匀性，晶圆最终产成质量与生产效率等。所以要提高光刻机的性能，就要求要对光刻机的曝光剂量做精细控制。

之前的曝光剂量控制方法主要有以下几种：

第一、基于脉冲的非均匀性性特点，提出了逐个脉冲控制的方法。该方法主要是根据反馈回来的脉冲值，对每个脉冲实行逐个补偿。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。第二、在光路中增加设备及控制环路的方法来控制曝光剂量精度。该方法主要采用两或多个激光设备，以一套或几套光源控制回路对主曝光剂量控制回路进行补偿曝光，该补偿主要在主曝光的脉冲间隔之间进行。这种方法系统中设备增多，成本与复杂度都大大增大。第三、基于脉冲的曝光特性，引入分段增量式PID控制模型，引入狭缝脉冲数N和移动平均数M用于平滑处理，以及控制比例、积分、微分系数，根据一次曝光中每个脉冲测量结果，对下一个脉冲进行补偿计算。

曝光系统会影响到最终曝光剂量结果的因素有激光器单元，光路传输单元，照明模块，光束位置测量(BST)单元，曝光能量传感器，可变衰减器模块等。而目前的曝光方法单纯从最后测得的脉冲情况做闭环补偿。这种补偿方式过度依赖于传感器的精确性，并且单纯从测量结果进行补偿，补偿也不够准确，比如目的是补偿3mJ，最后调节出来的实际效果可能只有2.8mJ，另外，该补偿方式还存在着时间上比较滞后的缺点。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种分布式曝光剂量控制系统及方法，对各个子单元进行分布式控制。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种分布式曝光剂量控制系统，包括激光器单元，可变衰减器，光路传输单元，光路引导单元及能量传感器，该激光器单元产生一激光脉冲经过该可变衰减器、光路传输单元及光路引导单元后由该能量传感器测量实际接收的激光脉冲，其特征在于，该激光器单元，可变衰减器，光路传输单元，光路引导单元及能量传感器分别采用独立校正模型获得不同单元的补偿因子，将该实际接收的激光脉冲和参数组根据该不同单元的校准因子进行前馈补偿后获得一脉冲能量值，该脉冲能量值通过一统一补偿控制单元输出后进行反馈补偿以获得曝光剂量。

更进一步地，该独立校正模型包括信号收集模块、模块参数记录模块以及输出因子计算模块。

更进一步地，该信号收集模块采集参数并去除噪音后下发给模块参数记录模块。

更进一步地，该信号收集模块采集参数并去除噪音的步骤包括：采集参数S1，并将其存入相应的缓存数组ValN中，每次采集后，对数组中的前两个周期的参数Vali-2进行复查，当该参数同时满足以下条件：(|Vali-2-(Vali-3+Vali-4)/2|＞|Vali-2|·25％)∩(|Vali-2-(Vali-1+Vali)/2|＞|Vali-2|·25％)，则认为参数Vali-2为噪声，在缓存中去除该参数。

更进一步地，该模块参数记录模块采用环形缓冲区，该环形缓冲区中的每个单元都为符合本模块参数组成的结构。

更进一步地，该输出因子计算模块从该模块参数记录模块中获取运算参数及影响权重参数，根据该运算参数及影响权重参数计算并输入校准后的输出参数和校准因子，该运算参数包括绝对变量参数，间接影响结果参数，直接影响结果参数。将该绝对变量参数消除测量得值和标准值的偏移误差。建立该间接影响结果参数的校准曲线，并通过查表求得修正后的测量结果，以消除测量值的非线性误差。对该直接影响结果参数按正向和反向分别接上一个相同的测量传感器，并将二者得出的测量值相减。