CN103676483B - 用于光刻曝光中的光强调节装置及光强调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于光刻曝光中的光强调节装置，包括：汞灯光源，位于灯室内，用于提供该光刻装置的光源；可动反射镜组，位于灯室出光口处，包括至少一个可动镜片，用于汇聚所述光源的散射光束；能量传感器，用于测量所述基底表面的光功率；控制器，用于信号检测、运算以及发送命令；所述控制器与所述汞灯光源、所述可动反射镜组以及所述能量传感器连接，所述汞灯光源发出的散射光束经所述可动反射镜组后进入所述后继光路。
Description
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光强调节装置及光强调节方法。
背景技术
现有技术中的光刻装置其曝光光源采用紫外光源或激光光源。在使用紫外光源（例如汞灯光源）曝光的过程中，灯室发出的紫外光束只有一部分进入到后继光路最终到达晶圆表面，另外有一部分（大约35%）光散射到环境中，由此造成了光源浪费。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于光刻曝光中的光强调节装置及光强调节方法，能有效利用光源。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种用于光刻曝光中的光强调节装置，包括：汞灯光源，位于灯室内，用于提供该光刻装置的光源；可动反射镜组，位于灯室出光口处，包括至少一个可动镜片，用于汇聚该光源的散射光束经过后继光路照射至一基底上；能量传感器，用于测量该基底表面的光功率；控制器，用于信号检测、运算以及发送命令；该控制器与该汞灯光源、该可动反射镜组以及该能量传感器连接，该汞灯光源发出的散射光束经该可动反射镜组后进入该后继光路。
该可动镜片可以分别沿光轴方向X和垂直于光轴方向Y作直线运动，该可动反射镜片还
可以在XY平面内作旋转运动。
该可动反射镜组包括三个可动镜片。
本发明同时公开一种用于光刻曝光中的光强调节装置的使用方法，包括：步骤a、设定汞灯电源控制器输出功率为一个恒定的功率值；步骤b、按一定角度调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并测量每个位置的光功率；步骤c、获得该可动反射镜片组的反射镜片与X轴的角度位置与基底面光功率的对应关系表；步骤d、根据该对应关系表，调整该反射镜片与X轴的角度位置为使基底表面的光功率为最大值的角度；步骤e、开始曝光流程。
本发明还公开用于光刻曝光中的光强调节装置的使用方法，包括：步骤a、设定汞灯电源控制器输出功率为一个恒定的功率值；步骤b、按一定角度调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并测量每个位置的光功率；步骤c、获得该可动反射镜片组的反射镜片与X轴的角度位置与基底面光功率的对应关系表；步骤d、根据该对应关系表，调整该反射镜片与X轴的角度位置为使基底表面的光功率为中间值的角度；步骤e、将步骤d中所述的光功率作为汞灯电源的输出功率，再次测量所述基底的光功率，实时调整所述反射镜片与X轴的角度位置，使基底表面的光功率在中间值附近小幅波动，实现基底表面恒光强；步骤f、开始曝光流程。
与现有技术相比较，本发明所提供的光强调节装置及光强调节方法，该装置及方法能有效地利用汞灯光源，提供基底（晶圆）曝光产率，并使晶圆表面能达到恒光强的技术效果，能在汞灯老化效率降低后进行有效补偿。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是本发明所涉及的光强调节装置的结构示意图；
图2是本发明所涉及的光强调节装置的可动反射镜组结构示意图；
图3是静态曝光过程中本发明所涉及的光强调节装置的实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的光强调节装置。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“X向”一词主要指与光轴平行的方向；“Y向”一词主要指与光轴垂直的方向；“XY平面”一词主要指由X、Y组成的平面。
本发明所期望解决的技术问题为如何更有效地利用汞灯光源，提供基底（晶圆）曝光产率，并使晶圆表面能达到恒光强的技术效果。
图1是本发明所涉及的光强调节装置的结构示意图。如图1所示，该光强调节装置包括能量传感器1、控制器2、汞灯光源3、可动反射镜组4。其中该能量传感器1用于测量晶圆表面的光功率；控制器2用于完成信号检测、运算以及发送命令；汞灯光源3用于提供光源；可动反射镜组4用于调节光路中的光功率。其中，所述控制器2与所述汞灯光源3连接，所述控制器2与所述能量传感器1连接，所述控制器2与所述可动反射镜组4连接，所述汞灯光源3发出的散射光束经所述可动反射镜组4后进入到后继光路。所述可动反射镜组4可以调整反射面的角度，从而调节散射光进入后继光路的强度。所述能量传感器1实时地测量晶圆面的光功率，将测量数据反馈给控制器2。
图2是本发明所涉及的光强调节装置的可动反射镜组结构示意图。如图2所示，本发明的可动反射镜组由一个或者多于一个可动反射镜片23组成。该可动反射镜片23（或者几个可动镜片）放置在汞灯光源的灯室21出光口处。该可动反射镜片23可以分别沿光轴方向X与垂直光轴方向Y作直线运动。该可动反射镜片23还可以在在XY平面内作旋转运动，调整反射面与X轴的角度。该汞灯光源的灯室21发出的大部分光束32直接通过后继光路，小部分光束33在没有反射镜片23的情况下会散射到周围的环境中。该反射镜片23将散射光束33反射成光束31，光束31经过快门41后进入耦合镜组42。该反射镜片23反射面与X轴的角度决定了散射光束33进入后继光路的强度。可动反射镜片24、25分别是下部、背面放置的两个可动反射镜片。
本发明还提供一种利用该光强调节装置对汞灯光源进行调节的方法。该方法包括：首先，使一控制器控制该汞灯电源，该控制器设定汞灯电源的输出功率使其为一恒定的功率值。再次，调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并且在每一个位置测量晶圆面的光功率。调整的范围在0~90度，每个位置相比前一个位置的增量角度由用户设定。调整可动反射镜片组与X轴的角度位置后，获取反射镜片组与X轴的角度位置与晶圆面光功率的对应关系表。根据对应关系表将反射镜片组与X轴的角度位置调整置使晶圆表面的光功率最大的角度。开始后续曝光流程。
上述方法可以有效地利用光源，增强晶圆表面的光功率，从而提高产率并且可以在汞灯老化效率降低后实现有效的补偿。
在另一实施方式中，本发明提供另一种利用该光强调节装置对汞灯光源进行调节的方法。该方法包括：首先，使一控制器控制该汞灯电源，该控制器设定汞灯电源的输出功率使其为一恒定的功率值。再次，调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并且在每一个位置测量晶圆面的光功率。调整的范围在0~90度，每个位置相比前一个位置的增量角度由用户设定。调整可动反射镜片组与X轴的角度位置后，获取反射镜片组与X轴的角度位置与晶圆面光功率的对应关系表。根据对应关系表将反射镜片组与X轴的角度位置调整置使晶圆表面的光功率为中间值的角度。将此时的光功率I作为恒定光功率的设定输入值，通过能量传感器实时测量的光功率数据，实时调整反射镜片组与X轴的角度位置，保持晶圆表面的光功率在I附近小幅波动，实现晶圆表面恒光强的效果。开始后续曝光流程。
与第一种光强调节方法相比较，此方法可以在汞灯电源控制器恒功率模式下实现晶圆表面恒光强的效果并且可以在扫描曝光过程中提高曝光精度。
本发明还提供光强调节装置的第二种实施方式。如图3中所示，该光强调节装置包括能量传感器1，控制器2，汞灯光源3，可动反射镜组4，快门6与晶圆5，其中快门6的作用是控制曝光剂量。
本实施例使用第一种光强调节方法，目的即有效地利用光源，增强晶圆表面的光功率，从而提高产率。
步骤一：设定汞灯电源控制器输出功率为一个恒定的功率值。
步骤二：调整反射镜片组与X轴的角度位置，并且在每一个位置测量晶圆面的光功率。调整的范围在0~90o，每个位置的相比前一个位置的增量角度由用户设定。
步骤三：获取反射镜片组与X轴的角度位置与晶圆面光功率的对应关系表。
步骤四：根据对应关系表将反射镜片组与X轴的角度位置调整置使晶圆表面的光功率最大的角度。
步骤五：静态曝光开始，快门开启，能量传感器开始采样，能量传感器累计曝光剂量，当曝光剂量等于设定剂量减去漏剂量时，快门开始关闭。
步骤六：快门完全关闭，静态曝光结束。
与现有技术相比较，本发明所提供的光强调节装置及光强调节方法，该装置及方法能有效地利用汞灯光源，提供基底（晶圆）曝光产率，并使晶圆表面能达到恒光强的技术效果，能在汞灯老化效率降低后进行有效补偿。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (5)
1.一种用于光刻曝光中的光强调节装置，其特征在于，包括：
汞灯光源，位于灯室内，用于提供所述光刻装置的光源；
可动反射镜组，位于灯室出光口处，包括至少一个可动镜片，用于汇聚所述光源的散射光束；
能量传感器，用于测量基底表面的光功率；
控制器，用于信号检测、运算以及发送命令；
所述控制器与所述汞灯光源、所述可动反射镜组以及所述能量传感器连接，所述汞灯光源发出的散射光束经所述可动反射镜组后进入后继光路。
2.如权利要求1所述的光强调节装置，其特征在于，所述可动镜片可以分别沿光轴方向X和垂直于光轴方向Y作直线运动，并可以在XY平面内作旋转运动。
3.如权利要求1所述的光强调节装置，其特征在于，所述可动反射镜组包括三个可动镜片。
4.一种如权利要求1至3中任意一项所述的用于光刻曝光中的光强调节装置的使用方法，其特征在于，包括：
步骤a、设定汞灯电源控制器输出功率为一个恒定的功率值；
步骤b、调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并且在每一个位置测量基底面的光功率；调整角度的范围在0 o ~90o，且每个位置相比前一个位置的增量角度由用户设定；
步骤c、获得所述可动反射镜片组的反射镜片与X轴的角度位置与基底面光功率的对应关系表；
步骤d、根据所述对应关系表，调整所述反射镜片与X轴的角度位置为使基底表面的光功率为最大值的角度；
步骤e、开始曝光流程。
5.一种如权利要求1至3中任意一项所述的用于光刻曝光中的光强调节装置的使用方法，其特征在于，包括：
步骤a、设定汞灯电源控制器输出功率为一个恒定的功率值；
步骤b、调整可动反射镜片组与X轴的角度位置，并测量每个位置的光功率, 调整角度的范围在0 o ~90o，且每个位置相比前一个位置的增量角度由用户设定；
步骤c、获得所述可动反射镜片组的反射镜片与X轴的角度位置与基底面光功率的对应关系表；
步骤d、根据所述对应关系表，调整所述反射镜片与X轴的角度位置为使基底表面的光功率为中间值的角度；
步骤e、将步骤d中所述的光功率作为汞灯电源的输出功率，再次测量所述基底的光功率，实时调整所述反射镜片与X轴的角度位置，使基底表面的光功率在中间值附近小幅波动，实现基底表面恒光强；
步骤f、开始曝光流程。
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