CN103293864A

CN103293864A - 一种光刻曝光剂量的控制装置及控制方法

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Publication number: CN103293864A
Application number: CN2012100461827A
Authority: CN
Inventors: 罗闻; 孙智超
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: CN103293864B

Abstract

本发明涉及光刻机的技术领域，尤其涉及一种光刻曝光剂量的控制装置及控制方法，包括光源、可动刀片及镜头组，三者依次排列，所述光刻曝光剂量的控制装置还包括一设置在上述三者的光路中的可变衰减装置，所述可变衰减装置上排列设有若干通孔，所述若干通孔沿所述可变衰减装置的运动方向逐渐变化，当所述光源光强一定时，通过改变所述可变衰减装置自身的位置或角度使所述可变衰减装置的衰减率均匀变化，对所述光刻曝光剂量作补偿。本发明提供的光刻曝光剂量的控制装置及控制方法，能够降低汞灯电源控制器的设计复杂度，并可提高光刻曝光剂量精度。

Description

一种光刻曝光剂量的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及光刻机领域，尤其涉及一种光刻曝光剂量控制的装置及控制方法。

背景技术

使用紫外光源(例如汞灯光源)作扫描曝光的过程中，会产生实际曝光剂量大于设定曝光剂量的现象。产生此现象的原因是在刀片作扫面运动的过程中，本身会反射部分光线叠加到出射光线中。如图1所示，从汞灯射出的光线14照射到刀片12上发生反射，反射光线照射到椭球板11上发生二次反射叠加到光源的出射光线13中从而导致实际光强大于设定光强。目前解决以上问题的方法是前馈控制算法：在刀片开始打开时发送信号给汞灯电源控制器，汞灯电源控制器根据经验调节输出电流功率作线形变化，对光能量做补偿。此前馈控制算法存在如下缺点：

1.汞灯输出光功率与汞灯电源控制器输出的电流功率不是线性关系，受环境因素影响很大，通过调节汞灯电源控制器输出电流功率来补偿的光功率不均匀导致剂量精度降低。

2.汞灯电源控制器调节输出电流功率存在滞后性，响应速度慢，也会导致剂量精度降低。

3.增加汞灯的设计难度。

因此，如何提供一种既能够提高光刻曝光剂量控制精度又能够克服上述缺点的光刻曝光剂量的控制装置及控制方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻曝光剂量的控制装置及控制方法，以解决现有光刻剂量装置光刻曝光剂量精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻曝光剂量的控制装置，包括光源、可动刀片及镜头组，三者依次排列，所述光刻曝光剂量的控制装置还包括一设置在上述三者的光路中的可变衰减装置，所述可变衰减装置上排列设有若干通孔，所述若干通孔沿所述可变衰减装置的运动方向逐渐变化，当所述光源光强一定时，通过改变所述可变衰减装置自身的位置或角度使所述可变衰减装置的衰减率均匀变化，对所述光刻曝光剂量作补偿。

可选的，所述可变衰减装置的位置和角度通过伺服装置控制。

可选的，所述可变衰减装置通过旋转实现透过率的均匀变化。

可选的，所述可变衰减装置为设有所述若干通孔的扇形板，所述扇形板的圆心处设有驱动转轴。

可选的，所述可变衰减装置通过直线运动实现透过率的均匀变化。

可选的，所述可变衰减装置为设有所述若干通孔的矩形板。

可选的，所述可动刀片在扫描曝光过程中能够打开或关闭。

可选的，所述光源是一个光源或多个光源。

本发明还提供一种光刻曝光剂量控制方法，采用如上所述的光刻曝光剂量的控制装置，包括如下步骤：

A离线标定，记录可动刀片在位置Xi时正确剂量下的可变衰减装置衰减率Yi，对应到可变衰减装置的伺服位置Zi，离散采样个数为n，i＝1～n；

B确定可变衰减装置的运动曲线，通过可动刀片的运动曲线与A步骤离线标定的对应可变衰减装置的伺服位置的关系，确定可变衰减装置的运动曲线；

C执行扫描，实际扫描运动开始，可动刀片做规定的扫描运动，可变衰减装置按照B步骤确定的曲线运动；

D参数判断，判断可动刀片运动曲线是否发生改变，光功率是否发生改变，如果有一个及以上参数发生变化则执行A步骤，如果没有任何参数发生变化则执行C步骤。

本发明提供的光刻曝光剂量的控制装置及控制方法，增加一可变衰减装置，所述可变衰减装置上设有若干通孔，当所述光源光强一定，通过改变所述可变衰减装置自身的位置或角度使所述可变衰减装置的衰减率均匀变化，从而达到对所述光刻曝光剂量作补偿的目的，不同于现有的方法将补偿放在汞灯光源控制器端，而是通过在光路中加入所述可变衰减装置来对曝光剂量作补偿，所述可变衰减装置可采用多种形式，本发明能够降低汞灯电源控制器的设计复杂度，并提高光刻曝光剂量的控制精度。

附图说明

图1为现有的光刻曝光剂量的控制装置的结构示意图；

图2为本发明的光刻曝光剂量的控制装置的结构示意图；

图3为实施例1所示的可变衰减装置结构示意图；

图4为实施例2所示的可变衰减装置结构示意图；

图5为本发明的双灯曝光系统部分组成结构示意图；

图6为本发明的光刻曝光剂量控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

本发明提供的光刻曝光剂量的控制装置，如图2所示，包括光源21、可动刀片22及镜头组24，三者依次排列，具体地，所述光源21为单个光源，可以是汞灯或者其他照明光源，所述光刻曝光剂量的控制装置还包括一设置在上述三者的光路中的可变衰减装置23，所述可变衰减装置23上排列设有若干通孔，所述若干通孔沿所述可变衰减装置23的运动方向逐渐变化，及逐渐扩大或缩小，当所述光源21光强一定时，通过改变所述可变衰减装置23自身的位置或角度使所述可变衰减装置23的衰减率均匀变化，从而达到对所述光刻曝光剂量作补偿的目的，具体地，所述可变衰减装置23的位置和角度通过伺服装置，例如伺服电机来控制。

可选的，所述可变衰减装置23可以通过旋转或直线运动实现透过率的均匀变化。

具体地，请结合参考图3，所述可变衰减装置23为设有所述若干通孔31的扇形板，所述扇形板的圆心处设有驱动转轴32，所述扇形板可以绕所述驱动转轴32旋转，通过旋转实现透过率的均匀变化，另外，所述通孔31并不局限于图3所示的圆孔，而可以是任意形状。具体地，扇形板内的通孔31的面积与分布原则能够达到如下效果：光照区域33光强一定，当可变衰减装置23绕驱动转轴32以箭头方向旋转，通过可变衰减装置23的光强近视均匀增加。

结合参考图4，所述可变衰减装置23为设有若干通孔41的矩形板，所述可变衰减装置23通过直线运动实现透过率的均匀变化，可选的，所述通孔41并不局限于图4所示的圆孔，可以是任意形状，具体地，矩形板内的通孔41的面积与分布原则能够达到如下效果：光照区域42光强一定，当可变衰减装置23沿图4箭头方向运动，通过可变衰减装置23的光强近似均匀增加。

另外，所述可变衰减装置23在光路中的位置任意，并不局限于图2所示的位置。

本发明还提供一种光刻曝光剂量控制方法，采用如上所述的光刻曝光剂量的控制装置，流程图如图6所示，请结合图2，具体步骤如下：

A离线标定，记录可动刀片22在位置Xi时正确剂量下的可变衰减装置23的衰减率Yi，对应到可变衰减装置23的伺服位置Zi，离散采样个数为n，i＝1～n，即需记录下离散采样个数n组数值，分别为Y1、Z1，Y2、Z2至Yn、Zn；

B确定可变衰减装置23的运动曲线，通过可动刀片的运动曲线与步骤A离线标定的对应可变衰减装置23的伺服位置的关系，确定可变衰减装置23的运动曲线；

C执行扫描，实际扫描运动开始，可动刀片22做规定的扫描运动，可变衰减装置23按照步骤B确定的曲线运动；

D参数判断，判断可动刀片22运动曲线是否发生改变，光功率是否发生改变，如果有一个及以上参数发生变化则重新执行A步骤，如果没有任何参数发生变化则执行C步骤。

如此循环，直至完成曝光过程。

实施例2

本发明提供的另外一种光刻曝光剂量的控制装置，其结构如图5所示，包括第一光源51，第二光源52，可动刀片53，可变衰减装置54及镜头组55，所述第一光源51和第二光源52可以是汞灯或者其他照明光源，所述可变衰减装置54的衰减率由自身的位置和角度决定，具体地，所述可变衰减装置54的位置和角度通过伺服装置，例如伺服电机来控制，所述装置通过衰减率的均匀变化对所述光刻曝光剂量作补偿。

本发明提供的光刻曝光剂量的控制装置及控制方法，增加了一可变衰减装置，所述可变衰减装置上设有若干通孔，当所述光源光强一定时，通过改变所述可变衰减装置自身的位置或角度使所述可变衰减装置的衰减率均匀变化，从而达到对所述光刻曝光剂量作补偿的目的，不同于现有的方法将补偿放在汞灯光源控制器端，而是通过光路中加入所述可变衰减装置来对曝光剂量作补偿，所述可变衰减装置可采用多种形式，本发明能够降低汞灯电源控制器的设计复杂度，并提高光刻曝光剂量的精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种光刻曝光剂量的控制装置，包括光源、可动刀片及镜头组，三者依次排列，其特征在于，所述光刻曝光剂量的控制装置还包括一设置在上述三者的光路中的可变衰减装置，所述可变衰减装置上排列设有若干通孔，所述若干通孔沿所述可变衰减装置的运动方向逐渐变化，当所述光源光强一定时，通过改变所述可变衰减装置自身的位置或角度使所述可变衰减装置的衰减率均匀变化，对所述光刻曝光剂量作补偿。

2.如权利要求1所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可变衰减装置的位置和角度通过伺服装置控制。

3.如权利要求1所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可变衰减装置通过旋转实现透过率的均匀变化。

4.如权利要求3所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可变衰减装置为设有所述若干通孔的扇形板，所述扇形板的圆心处设有驱动转轴。

5.如权利要求1所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可变衰减装置通过直线运动实现透过率的均匀变化。

6.如权利要求5所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可变衰减装置为设有所述若干通孔的矩形板。

7.如权利要求1所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述可动刀片在扫描曝光过程中能够打开或关闭。

8.如权利要求1所述的光刻曝光剂量的控制装置，其特征在于，所述光源是一个光源或多个光源。

9.一种光刻曝光剂量控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～8中任意一项所述的光刻曝光剂量的控制装置，包括如下步骤：

A.离线标定，记录可动刀片在位置Xi时正确剂量下的可变衰减装置衰减率Yi，对应到可变衰减装置的伺服位置Zi，离散采样个数为n，i＝1～n；

B.确定可变衰减装置的运动曲线，通过可动刀片的运动曲线与A步骤离线标定的对应可变衰减装置的伺服位置的关系，确定可变衰减装置的运动曲线；

C.执行扫描，实际扫描运动开始，可动刀片做规定的扫描运动，可变衰减装置按照B步骤确定的曲线运动；

D.参数判断，判断可动刀片运动曲线是否发生改变，光功率是否发生改变，如果有一个及以上参数发生变化则执行A步骤，如果没有任何参数发生变化则执行C步骤。