CN101609258A - 光刻机曝光强度与均匀度的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，基于EXCELVBA开发数据录入界面，通过编写应用程序并结合EXCEL作为数据库，来对监测数据进行采集、加工、分析与处理，计算出各机台的曝光强度与均匀度，并根据当前曝光强度进一步分析，预估机台超出管制规格的日期、向外界设备人员提供多种形式的监测数据以及决策信息。其中，管理方法涉及光刻机曝光强度及均匀度的衰减预判管理、历史状态及长期变化趋势跟踪、当前所有异常机台完整信息的输出以及任意机台最新监测数据的输出、查询。将本发明的设计思想予以推广应用，提高了光刻机台的自动化管理效率，减少了人力资源的浪费，同时提高了该制程段的作业效率及产品良率。

Description

光刻机曝光强度与均匀度的管理方法

技术领域

本发明半导体制造领域，尤其涉及光刻制程工艺中一种光刻机曝光强度与均匀度的管理方法。

背景技术

在现今的半导体晶圆制造中，将形成于各种掩模上的图样，用曝光光线照明，中间经由成像光学系统将该图样复制到涂布有光刻胶的晶片、玻璃基板等基板上的曝光装置是为公众所知的技术，业界普遍概括地称其为光刻制程。光刻越来越成为集成电路加工过程中最关键的工序，因此光刻机也日渐变成集成电路加工过程中最关键的设备。而近年来，半导体元件的集成化越来越高，要求其电路图样进一步微细化，除开像差、时序等因素对产能效果的主要影响，光刻机曝光强度及均匀度的衰减损耗程度，也大大影响了该光刻的品质。有鉴于此，目前技术人员在该制程段的工艺中，建立了对光刻机曝光强度及均匀度的管理机制，通过监控机台的实时工况状态，并计算预判曝光强度及均匀度的衰减情况及超出管制的日期，从而利于设备人员对于异常情况及时做出应对措施。然而，在本设计构想之前该工艺制程需要大量的人力资源去看繁复的数据，太多的时间去计算衰减率变化情况；而且，由于大部分计算都是通过人力主观完成的，计算错误的情况在所难免，故而，仅仅通过设备人员有限的应对能力来管理曝光强度及均匀度缺乏切实可行的可能性，而研究如何在节省人力资源的同时，较为准确地管控光刻机的工况即为当前设计人员努力、研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，使得对于光刻机台曝光性能的全面自动化管理，彻底解放了人力资源的巨大浪费，同时更重要的是有效提高了该制程段的作业效率及产品良率。

本发明光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其实施的方案如下：

基于EXCEL VBA开发数据录入界面，通过编写应用程序并结合数据处理能力强大的EXCEL作为数据库，来对光刻机的监测数据进行采集、加工、分析与处理，计算出各机台的曝光强度与均匀度，并根据当前曝光强度进一步分析，预估机台超出管制规格的日期、向外界设备人员提供加工后多种形式的监测数据以及相关的决策信息，采用如下步骤：

I.结合基于EXCEL VBA开发的数据录入界面，将机台运行状态的参数通过I/O口接入控制器件中，并最终导入到EXCEL数据库内；

II.控制器件中设计应用程序，抓取必要的记录数据进行加工处理分析，得出各机台当前工况信息、预估信息及决策信息的结果；

III.将这些信息结果选择性地输出给设备人员参考，并提醒多种可能的改善动作。

进一步地，所述的管理方法涉及光刻机曝光强度及均匀度的衰减预判管理、历史状态及长期变化趋势跟踪、当前所有异常机台完整信息的输出以及任意机台最新监测数据的输出、查询。

更进一步地，所述的应用程序中设有管制规格及管制给定量，所述处理包含有将当前记录数据与管制给定量的比对与判断，并按照管制规格输出决策信息。

再进一步地，管制规格实行二级管理机制，分为警告限制和终止限制；所述的管制给定量指的是，在监测周期内，由于光源及机台内部光学部件雾化引起曝光强度与均匀度的自然衰变量。

应用实施本发明的设计方案，其具有多方面显著的有益效果，具体地：

(1)能够实时地监控各机台状况，及时发现异常；

(2)便于设备人员了解机台的历史状况、长期变化趋势以及问题追踪；

(3)当前所有异常机台信息输出，包括机台名称、监测ID、监测日期、检测值、异常类型等一目了然，便于设备人员管理；

(4)能够存放机台最新监测数据，并可查询历史数据。

附图说明

图1是本发明管理方法的流程拓扑图；

图2是曝光光源为i线的光刻机曝光强度与均匀度的运行图表；

图3是曝光光源为深紫外线的光刻机曝光强度与均匀度的运行图表。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易理解，下面特结合本发明实施例，作详细说明如下：

曝光强度与均匀度是光刻机的一项重要性能指标，其具有以下特征：随着机台生产时间推移，曝光强度与均匀度呈现恶化趋势，当达到一定程度严重影响光刻效果时，设备人员需要对其加以改善，为此，业界人员将其列为该制程段重点管理项目。

如图1所示即为适应此需求的本发明光刻机管理方法的流程拓扑图，基于EXCEL VBA开发实现的特殊管理方法。该管理方法的总设计思路为：利用EXCEL强大的数据处理能力，以EXCEL作为数据库，对光刻机的监测数据进行采集、加工、分析与处理，计算出各机台的曝光强度与均匀度，并根据当前曝光强度进一步分析，预估机台超出管制规格的日期、向外界设备人员提供加工后多种形式的监测数据以及相关的决策信息。该管理方法的实现步骤如下：

I.结合基于EXCEL VBA开发的数据录入界面，将机台运行状态的参数通过I/O口接入控制器件中，并最终导入到EXCEL数据库内；

II.控制器件中设计应用程序，抓取必要的记录数据进行加工处理分析，得出各机台当前工况信息、预估信息及决策信息的结果；

III.将这些信息结果选择性地输出给设备人员参考，并提醒多种可能的改善动作。

该管理方法将实现涉及如下四个方面的功能：一、实时监控各机台状况，及时判断异常；二、便于设备人员了解机台历史状况，长期变化趋势，问题追踪；三、当前所有异常机台信息输出，包括机台名称、异常项目等；四、机台最新监测数据输出，历史数据查询。而实现该些功能的方法将分别从以下的四个方面展开详述。

一、实时监控各机台状况，及时判断异常

就目前应用的普遍情况来看，根据光刻机使用光源的不同来划分，主要把光刻机分为i线与深紫外线两种类型。对应不同的光刻机类型，曝光强度与均匀度的运行图表也存在截然不同的特征。如图2和图3所示的运行图表上来看，曝光光源为i线的光刻机，其定期更换会影响均匀度和曝光强度，除了起伏变化的趋势表现外还带有锯齿状的陡变，而曝光光源为深紫外线的光刻机则完全表现为起伏变化的趋势。有鉴于此，本发明对曝光强度与均匀度衰减的管理也采用针对性地分开管理。

1、曝光光源为深紫外线的光刻机

A计算衰减率，预估算超出管制规格的时间，设计程序语句如下：

Value_DecayRate＝(Value_Latest-Value_Now)/Num_days

Num_days＝(Date_Latest-Date_Now)

OOS_Date＝(Value_Now-Value_Stop)/Value_DecayRate+Date_Now

说明：对于曝光强度而言，通过程序设计找出最近一次动作时间点(即运行图表突变点)，用最近一次改善动作后的曝光强度量与当前监测量计算衰减率，再利用该所得的衰减率与管制规格计算超出管制规格之时间，提供设备人员充足时间进行改善作业；与之对应的均匀度计算原理同上。

B输入监控机制，设计程序UI，在输入监测值时实时监控衰减状况，利用当前监测值与上一次监测值计算差值，同时与预给定衰减量比较，如果异常则在UI上给输入人员及时提示(预先给定量根据历史衰减率与定期监测周期计算)。除此外，还可以用当前输入量与监测规格比较，便于设备人员及时发现异常

2、曝光光源为i线的光刻机

A短期衰变控制(输入监控机制)：

曝光光源为i线的光刻机因为汞灯的更换，运行图表具有不同表现：若本次更换汞灯，则曝光强度量比前次监测量大(假设汞灯的使用寿命＞监测周期)，若本次没有更换汞灯，则监测量比前次监测量小，方法程序对汞灯以及非汞灯因素对曝光强度衰减影响都予以监控。其实现方法如下：设计程序针对本次是否更换汞灯的不同情况：如果确实更换，则软体程序抓取最近一次更换汞灯时曝光强度值与本次监测值比较，差值如果超出管制给定量(管制给定量为用户可以接受的汞灯更换动作对曝光强度影响量与监测周期变衰曝光强度值当时变量之和)，系统给予输入人员提示；如果未有更换，则程序抓取最近一次监测值与本次监测值比较，差值如果超出管制给定量(管制给定量为汞灯与机台本身因数在监测周期内用户可以接受的衰减量)，系统给予输入人员提示。其中需要说明的是：由于半导体业界对于所有设备都是采取定期的保养维修制度，相应监测周期固定，所以管制给定量相对较易确定。

B长期趋势控制：

由于所有监测数据都被录入基于EXCEL的数据库中存储管理，故而专案人员可以透过长期趋势图表预览来掌握。

二、机台历史状况，长期变化趋势以及问题追踪

设计程序U1：可以基于各个监测ID输出所有监测机台的运行图表、也可以基于PU输出本机台所有监测ID的运行图表，预先在长期趋势图表预览内建立一定量空白图表，用户通过U1程序调用参数，则工作表里的图表数据自动更新，并且将冗余的空白图表予以隐藏。

三、当前所有异常机台信息输出

基于VBA设计程序，自动抓取所有机台最近一次监测数据，使之与监测规格相比较，并将异常光刻机的H/L输出。输出信息包括：机台名称、监测ID、监测日期、监测值以及异常类型等。此处，监测规格实行二级管理机制，主要分为警告限制和终止限制，便于设备人员在性能即将超出管制规格前有充分时间对异常原因分析并改善动作准备。

四、机台最新监测数据输出，历史数据查询

在数据库中，系统把所有机台的监测数据都基于光刻机存放，也即每隔光刻机建立一个存放工作表，每个表里按ID不同分列存放，同机型光刻机镖的设计保持一致，由此可以实现对各机台历史数据的查询。

如上所述的设计方案，在实际的测试应用中渐渐被证明具有多方面显著的有益效果，具体地：

1、能够实时地监控各机台状况，所有数据处理都有软体程序来完成，节省了大量的人力资源，并能准确、及时地发现异常，预知机台警报的时机计决策信息，提前准备动作；

2、便于设备人员了解机台的历史状况、长期变化趋势以及问题追踪；

3、当前所有异常机台信息输出，包括机台名称、监测ID、监测日期、检测值、异常类型等，一目了然便于设备人员管理：对于机台状况较差的及时对其修复，同时可以省去看那些没有异常的机台数据的大量时间；

4、能看不同条件的同一机台的数据运行图表，也能看不同机台同一条件的数据和运行图表，能确认机台在不同条件下的差异和不同机台在同一条件下的差异，及时发现问题；

5、机台最新监测数据存放，历史数据查询，方便做报表。

综上所述，是对本发明光刻机曝光强度与均匀度的管理方法及其多个方面具体实施例的全面描述，对本案保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其特征在于：基于EXCELVBA开发数据录入界面，通过编写应用程序并结合EXCEL作为数据库，来对光刻机的监测数据进行采集、加工、分析与处理，计算出各机台的曝光强度与均匀度，并根据当前曝光强度进一步分析，预估机台超出管制规格的日期、向外界设备人员提供加工后多种形式的监测数据以及相关的决策信息，采用如下步骤：

I.结合基于EXCEL VBA开发的数据录入界面，将机台运行状态的参数通过I/O口接入控制器件中，并最终导入到EXCEL数据库内；

II.控制器件中设计应用程序，抓取必要的记录数据进行加工处理分析，得出各机台当前工况信息、预估信息及决策信息的结果；

III.将这些信息结果选择性地输出给设备人员参考，并提醒多种可能的改善动作。

2.根据权利要求1所述的光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其特征在于：所述的管理方法涉及光刻机曝光强度及均匀度的衰减预判管理、历史状态及长期变化趋势跟踪、当前所有异常机台完整信息的输出以及任意机台最新监测数据的输出、查询。

3.根据权利要求1所述的光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其特征在于：所述的应用程序中设有管制规格及管制给定量，所述处理包含有将当前记录数据与管制给定量的比对与判断，并按照管制规格输出决策信息。

4.根据权利要求3所述的光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其特征在于：所述的管制规格实行二进制机制，分为警告限制和终止限制

5.根据权利要求3所述的光刻机曝光强度与均匀度的管理方法，其特征在于：所述的管制给定量指的是，在监测周期内，由于光源及机台内部光学部件雾化引起曝光强度与均匀度的自然衰变量。

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