一種曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法、曝光方法及其曝光系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，特別提供了一種曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法、曝光方法及其曝光系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻技術(shù)的工藝流程一般分為硅片預(yù)處理、涂膠、前烘、曝光、顯影、后烘、刻蝕、去膠和套刻等，是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，各工藝環(huán)節(jié)相互影響又相互制約。其中，曝光是一個(gè)非常重要的工藝環(huán)節(jié)，指的是用特定波長和強(qiáng)度的光波透過掩膜，有選擇地照射光刻膠，使受照射部分的光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)顯影后獲得與掩膜上相應(yīng)的圖形。
[0003]曝光劑量是光照強(qiáng)度與曝光時(shí)間的乘積，表示光刻膠表面獲取的曝光能量，由于光刻膠上產(chǎn)生一個(gè)良好的圖形，需要一定的曝光劑量(閾值)，當(dāng)曝光時(shí)間過短，曝光劑量低于閾值時(shí)，則不能顯影；當(dāng)曝光時(shí)間過長，曝光劑量大于閾值時(shí)，則光刻膠的抗蝕能力降低，圖形在顯影后邊緣上出現(xiàn)鋸齒，且膠膜表面出現(xiàn)皺紋，影響曝光質(zhì)量，因此，曝光劑量是關(guān)系光刻成功與否的關(guān)鍵參數(shù)。
[0004]曝光劑量監(jiān)控是指監(jiān)測光源在特定波長的輻射強(qiáng)度、穩(wěn)定性的情況下，通過控制曝光時(shí)間，使得受照射部分的光刻膠發(fā)生完全光化學(xué)反應(yīng)。
[0005]以往在光刻技術(shù)中，無法實(shí)現(xiàn)曝光劑量的在線監(jiān)測，影響曝光效果。
[0006]因此，如何研發(fā)一種新的曝光劑量監(jiān)控方法，以實(shí)現(xiàn)曝光過程中曝光劑量的在線監(jiān)控，成為人們亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法、曝光方法及其曝光系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)曝光過程中曝光劑量的精確監(jiān)控，提高曝光效果。
[0007]本發(fā)明提供了一種曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟:
調(diào)整曝光系統(tǒng)中光源的強(qiáng)度，探測多組該曝光系統(tǒng)中曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的第一光線能量以及硅片面上參與曝光的第二光線能量；
依據(jù)探測的多組第一光線能量和第二光線能量，建立第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線；
在曝光過程中，實(shí)時(shí)探測曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量值；
依據(jù)第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線以及實(shí)時(shí)探測的光線能量值，控制所述曝光光學(xué)系統(tǒng)中的光開關(guān)。
[0008]優(yōu)選，探測第一光線能量和第二光線能量的組數(shù)至少為5組。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選，依據(jù)第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線以及實(shí)時(shí)探測的光線能量值，控制所述曝光光學(xué)系統(tǒng)中的光開關(guān)步驟包括: 依據(jù)第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線，將硅片面上曝光所需第二光線能量閾值換算為對應(yīng)的中間焦點(diǎn)處不參與曝光的第一光線能量閾值；
將實(shí)時(shí)探測的中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量值與所述第一光線能量閾值進(jìn)行比較，直至中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量值大于第一光線能量閾值時(shí)，關(guān)閉所述曝光光學(xué)系統(tǒng)中的光開關(guān)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種曝光系統(tǒng)的曝光方法，其特征在于:采用上述任意一種曝光劑量的監(jiān)控方法進(jìn)行曝光。
[0011]本發(fā)明還提供了一種曝光系統(tǒng)，所述曝光系統(tǒng)包括曝光光學(xué)系統(tǒng)，所述曝光光學(xué)系統(tǒng)沿著曝光光線的傳播方向依次包括照明系統(tǒng)1和投影物鏡2，其特征在于:在所述照明系統(tǒng)1內(nèi)設(shè)置有第一能量探測器3，且所述第一能量探測器3位于曝光光學(xué)系統(tǒng)的中間焦點(diǎn)4處。
[0012]優(yōu)選，所述第一能量探測器3為帶有中心孔的四象限探測器。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選，所述四象限探測器的中心孔直徑大于所述曝光光學(xué)系統(tǒng)在中間焦點(diǎn)4處的有效通光口徑。
[0014]本發(fā)明提供的曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法、曝光方法及其曝光系統(tǒng)，通過使用硅片面上參與曝光的第二光線能量，對中間焦點(diǎn)處不參與曝光的第一光線能量進(jìn)行標(biāo)定，建立二者之間的關(guān)系曲線，進(jìn)而通過對中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量值進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，間接實(shí)現(xiàn)了對于硅片面上曝光能量(曝光劑量)的監(jiān)測，通過監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行光源的光開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)控曝光劑量的目的，提高了曝光劑量的監(jiān)控精度。
【附圖說明】
[0015]圖1為曝光系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為光開關(guān)與四象限探測器布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體的實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步解釋，但是并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]以往使用曝光系統(tǒng)進(jìn)行曝光工作時(shí)，首先在曝光光學(xué)系統(tǒng)的硅片面(Wafer面)處安裝有能量探測器，對硅片面上的曝光能量進(jìn)行探測，依據(jù)曝光劑量的閾值，計(jì)算所需的曝光時(shí)間，在進(jìn)行曝光工作時(shí)，將曝光能量探測器移除，在硅片面上安裝需要進(jìn)行曝光的光學(xué)元件，根據(jù)計(jì)算的曝光時(shí)間控制光開關(guān)，而曝光光學(xué)系統(tǒng)在使用一段時(shí)間之后，到達(dá)硅片面的光強(qiáng)可能發(fā)生變化，導(dǎo)致按照原有的曝光時(shí)間進(jìn)行控制，會(huì)產(chǎn)生曝光劑量不準(zhǔn)確等問題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)曝光效果不好時(shí)，需要再將能量探測器安裝到硅片面處，重新進(jìn)行曝光時(shí)間的計(jì)算，存在操作復(fù)雜，而且曝光劑量控制精度低等問題。
[0018]本發(fā)明通過多次的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量與硅片面上參與曝光的光線能量之間存在一定關(guān)系，雖然在曝光過程中，硅片面處的曝光能量不能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測，但是中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測，因此，可以將對硅片面上參與曝光的光線能量監(jiān)測問題，轉(zhuǎn)換為監(jiān)測中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量問題，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測的目的。
[0019]本實(shí)施方案提供的曝光系統(tǒng)中曝光劑量的監(jiān)控方法，具體為:
S1:調(diào)整曝光系統(tǒng)中光源的強(qiáng)度，探測多組該曝光系統(tǒng)中曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的第一光線能量以及硅片面上參與曝光的第二光線能量；
S2:依據(jù)探測的多組第一光線能量和第二光線能量，建立第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線；
S3:在曝光過程中，實(shí)時(shí)探測曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的光線能量值；S4:依據(jù)第一光線能量與第二光線能量之間的關(guān)系曲線以及實(shí)時(shí)探測的光線能量值，控制所述曝光光學(xué)系統(tǒng)中的光開關(guān)。
[0020]該曝光劑量的監(jiān)控方法，通過對曝光光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)中間焦點(diǎn)處不參與曝光的第一光線能量值的實(shí)時(shí)監(jiān)測，間接實(shí)現(xiàn)對硅片面上參與曝光的第二光線能量的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行曝光系統(tǒng)中光開關(guān)的控制。
[0021]在本實(shí)施方案中，步驟S1中探測第一光線能量和第二光線能量的組數(shù)至少為5組，由于第一光線能量和第二光線能量之間并非呈純線性關(guān)系，因此需要5組以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)系曲線的確定，以提尚精確程度。
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