光源衰减监测方法和装置、光源寿命测定方法和装置与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种光刻机曝光装置的光源衰减监测方法和装置、光源寿命测定方法和装置。


背景技术：

2.在半导体芯片制造工艺中，光刻是必不可少的环节，光刻技术是一种精密的微细加工技术。目前，基于紫外线光源的光刻机大多以高压汞灯作为曝光光源，随着汞灯的使用时间点的增长，其输出光的能量会逐渐减弱，即光强减弱，从而使得在光刻形成的图形关键尺寸(critical dimension，cd)偏差会逐渐增大，影响光刻精度。
3.在相关技术中，通常需要工程师定时对曝光装置光源的光辐照度进行测试，以监控光源的均匀性和光强，当测试该光辐照度低于预定阈值，确定该光源衰减至需要更换的水平。
4.但是，定时进行光源光辐照度测试，以确定该光源衰减的的方法费时费力，不利于机台产能。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种光源衰减监测方法和装置、光源寿命测定方法和装置，可以解决相关技术中定时进行光源光辐照度测试，以确定该光源衰减的的方法费时费力，不利于机台产能的问题。
6.本技术的第一方面，提供一种曝光装置光源衰减监测方法，所述曝光装置光源衰减监测方法包括：
7.获取n个预备晶片组，每个所述预备晶片组中包括m张晶片，其中n和m均为大于1的正整数；
8.使用被测光源以第一光辐射能量，对所述n个预备晶片组，按照先后顺序依次进行曝光操作，确定对各个预备晶片组进行曝光操作的时刻为使用时间点；
9.获取平均曝光各个预备晶片组中每张晶片的预备片曝光时长；
10.确定由各个所述预备片曝光时长组成的预备片曝光时长变量，与由各个所述使用时间点组成的使用时间之间的对应关系。
11.可选地，所述获取平均曝光各个预备晶片组中每张晶片的预备片曝光时长的步骤，包括：
12.获取对各个所述预备晶片组进行所述曝光操作所经历的预备组曝光时长；
13.基于所述预备组曝光时长，确定平均曝光各个预备晶片组中每张晶片的预备片曝光时长。
14.可选地，所述使用被测光源以第一光辐射能量，对所述n个预备晶片组，按照先后顺序依次进行曝光操作，确定对各个预备晶片组进行曝光操作的时刻为使用时间点的步骤中，所述被测光源，以相同的第一光辐射能量对所述n个预备晶片组中的每张晶片进行曝光
操作。
15.可选地，所述对应关系用于反应所述被测光源的衰减变化。
16.本技术的第二方面，提供一种曝光装置光源衰减监测装置，所述曝光装置光源衰减监测装置被配置为执行如本技术第一方面所述的曝光装置光源衰减监测方法。
17.本技术的第三方面，提供一种曝光装置光源寿命测定方法，所述曝光装置光源寿命测定方法包括以下步骤：
18.获取被测光源如本技术第一方面所述的预备片曝光时长变量与使用时间之间的对应关系；
19.根据所述对应关系确定片曝光时长阈值，所述片曝光时长阈值用于判断所述被测光源是否到寿；
20.使用所述被测光源，以所述第一光辐射能量对目标晶片组进行曝光操作；
21.获取平均曝光所述目标晶片中每张晶片的目标片曝光时长；
22.判断所述目标片曝光时长是否达到所述片曝光时长阈值；
23.当所述目标片曝光时长达到所述片曝光时长阈值，确定所述被测光源到寿需要更换。
24.可选地，所述获取平均曝光所述目标晶片中每张晶片的目标片曝光时长的步骤，包括：
25.获取对所述目标晶片组进行所述曝光操作所经历的目标组曝光时长；
26.基于所述目标组曝光时长，确定平均曝光所述目标晶片中每张晶片的目标片曝光时长。
27.可选地，所述目标晶片组中包括至少一张晶片。
28.本技术的第四方面，提供一种曝光装置光源寿命测定装置，所述种曝光装置光源寿命测定装置被配置于执行如本技术第三方面所述的曝光装置光源寿命测定方法。
29.本技术技术方案，至少包括如下优点：通过监控曝光装置光源的对一张晶片的片曝光时长，以监控光源辐射强度的变化，从而能够确定光源的衰减变化，在通过设定片曝光时长阈值，以确定曝光时达到片曝光时长阈值的光源已经到寿，需要及时更换。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1示出了本技术一实施例提供的曝光装置光源衰减监测方法流程图；
32.图2a示出了本实施例中的预备晶片组示意图；
33.图2b示出了被测光源对n个预备晶片组依次进行曝光操作的示意图；
34.图2c示出了各个预备晶片组lot与各使用时间点t的对应关系示意图；
35.图2d示出了各个预备晶片组lot在各使用时间点t经历的预备组曝光时长dur的对应关系示意图；
36.图2e示出了平均曝光各个预备晶片组lot中各张晶片所经历的预备片曝光时长
dur
‑
w，与预备晶片组lot的对应关系；
37.图3示出了本技术一实施例提供的曝光装置光源寿命测定方法流程图；
38.图4示出了预备片曝光时长变量与使用时间的对应关系图
具体实施方式
39.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
43.图1示出了本技术一实施例提供的曝光装置光源衰减监测方法流程图，从图1中可以看出，该曝光装置光源衰减监测方法包括依次执行的以下步骤：
44.步骤s11：获取n个预备晶片组，每个所述预备晶片组中包括m张晶片，其中n和m均为大于1的正整数。
45.该n个预备晶片组，用于在后续过程中检测该被测光源随着使用时间的增加，其辐射强度的衰减变化过程。
46.图2a示出了本实施例中的预备晶片组示意图，从图2a中可以看出，本实施例包括第一预备晶片组lot[1]、第二预备晶片组lot[2]和第n预备晶片组lot[n]等多个预备晶片组lot[1:n]，每个预备晶片组lot均包括多张晶片w[1:m]，例如第n预备晶片组lot[n]包括第一晶片w[1]、第二晶片w[2]和第m晶片w[m]等多张晶片w[1:m]。
[0047]
步骤s12：使用被测光源以第一光辐射能量，对n个预备晶片组，按照先后顺序依次进行曝光操作，确定对各个预备晶片组进行曝光操作的时刻为使用时间点。
[0048]
图2b示出了被测光源对n个预备晶片组依次进行曝光操作的示意图，从图2b中可以看出，被测光源200按照先后顺序对多个预备晶片组lot[1:n]进行曝光操作。
[0049]
图2c示出了各个预备晶片组lot与各使用时间点t的对应关系示意图，从图2c中可以看出，对多个预备晶片组lot[1:n]进行曝光操作的时刻为使用时间点t[1:n]，即在第一使用时间点t[1]对第一预备晶片组lot[1]进行曝光操作，在第二使用时间点t[2]对第二预备晶片组lot[2]进行曝光操作
…
在第n使用时间点t[n]对第n预备晶片组lot[n]进行曝光
操作。其中，在使用时间点t[1:n]中，从第一使用时间点t[1]开始至第n使用时间点t[n]，被测光源的使用时间逐渐递增。
[0050]
该被测光源200对各个预备晶片组lot中各张晶片进行曝光时的光辐射能量相同，均为第一光辐射能量。
[0051]
需要解释的是，随着被测光源使用时间的增长，被测光源的光辐射强度会逐渐衰减。在发生衰减后，若该被测光源仍以第一光辐射能量对晶片进行曝光，则需要增加对该张晶片的片曝光时长。即在光辐射能量不变的前提下，对晶片进行曝光操作的光辐射强度与曝光时长成反比。
[0052]
步骤s13：获取对各个预备晶片组进行所述曝光操作所经历的预备组曝光时长。
[0053]
图2d示出了各个预备晶片组lot在各使用时间点t经历的预备组曝光时长dur
‑
l的对应关系示意图。从图2d中可以看出，被测光源，在第一使用时间点t[1]对第一预备晶片组lot[1]以第一光辐射能量进行曝光操作，需要经历第一预备组曝光时长dur
‑
l[1]；被测光源，在第二使用时间点t[2]对第二预备晶片组lot[2]以第一光辐射能量进行曝光操作，需要经历第二预备组曝光时长dur
‑
l[2]
…
被测光源，在第n使用时间点t[n]对第n预备晶片组lot[n]以第一光辐射能量进行曝光操作，需要经历第n预备组曝光时长dur
‑
l[n]。
[0054]
步骤s14：基于所述预备组曝光时长，确定平均曝光各个预备晶片组中每张晶片的预备片曝光时长。
[0055]
由于多个预备晶片组lot[1:n]，每个预备晶片组lot均包括多张晶片w[1:m]，则能够根据预备组曝光时长dur
‑
l[1:n]和对应预备晶片组lot[1:n]中晶片的张数，计算确定平均曝光各个预备晶片组中每张晶片的预备片曝光时长dur
‑
w[1:n]。
[0056]
例如，第n预备晶片组lot[n]中包括m张晶片w[1:m]，步骤s13获取在第n使用时间点t[n]对第n预备晶片组lot[n]以第一光辐射能量进行曝光操作，经历第n预备组曝光时长dur
‑
l[n]。由于该第n预备组曝光时长dur
‑
l[n]，为第n预备晶片组lot[n]中各张晶片w曝光时长的叠加，从而根据该第n预备组曝光时长dur
‑
l[n]和第n预备晶片组lot[n]中晶片的张数，计算确定平均曝光每张晶片所经历的预备片曝光时长dur
‑
w[1:n]。
[0057]
图2e示出了平均曝光各个预备晶片组lot中各张晶片所经历的预备片曝光时长dur
‑
w，与预备晶片组lot的对应关系。从图2e中可以看出，被测光源平均曝光第一预备晶片组lot[1]中的各张晶片经历第一预备片曝光时长dur
‑
w[1]，被测光源平均曝光第二预备晶片组lot[2]中的各张晶片经历第二预备片曝光时长dur
‑
w[2]，被测光源平均曝光第n预备晶片组lot[n]中的各张晶片经历第n预备片曝光时长dur
‑
w[n]。
[0058]
步骤s15：确定由各个所述预备片曝光时长组成的预备片曝光时长变量，与由各个所述使用时间点组成的使用时间之间的对应关系。
[0059]
可继续参照图2e，根据上述步骤s11至步骤s14可以确定n个预备晶片组lot[1:n]中的每个预备晶片组lot对应一个预备片曝光时长dur
‑
w和一个使用时间点t，多个所述预备片曝光时长形成预备片曝光时长变量dur
‑
w，多个使用时间点组成使用时间t，从而可以确定该预备片曝光时长变量dur
‑
w和使用时间t之间的对应关系，该对应关系的表现形式可以是图标或者函数。该对应关系用于反应该曝光装置的光源随着使用时间的推移其衰减变化状态。
[0060]
本技术一实施例还提供一种曝光装置光源衰减监测装置，该曝光装置光源衰减监
测装置用于执行如图1所示曝光装置光源衰减监测方法实施例。
[0061]
本实施例能够通过监控曝光装置光源的对一张晶片的片曝光时长，以监控光源辐射强度的变化，从而能够确定光源的衰减变化。
[0062]
根据图1所示的曝光装置光源衰减监测方法能够监测出该光源随着使用时间的衰减变化。汞灯等光源作为一种耗材，具有特定的使用寿命，即在使用一段时间后辐射强度衰减迅速下降，无法正常使用，从而需要根据图1所示的曝光装置光源衰减监测方法，测定光源是否到寿。
[0063]
图3示出了本技术一实施例提供的曝光装置光源寿命测定方法流程图，该曝光装置光源寿命测定方法，使用图1所示曝光装置光源衰减监测方法，对目标光源是否到寿需要更换进行检测。参照图3可以看出，该曝光装置光源寿命测定方法包括依次进行的以下步骤：
[0064]
步骤s31：获取图2e所示的被测光源的预备片曝光时长变量与使用时间之间的对应关系。
[0065]
其中，该对应关系的表现形式可以是图标或者函数。图2e中所示的预备片曝光时长变量dur
‑
w包括多个预备片曝光时长，被测光源在每个预备片曝光时长中发射相同的第一光辐射能量；使用时间t包括多个在时域上具有先后顺序的使用时间点，该预备片曝光时长与所述使用时间点一一对应。
[0066]
步骤s32：根据所述对应关系确定片曝光时长阈值，所述片曝光时长阈值用于判断所述被测光源是否到寿。
[0067]
其中，从该对应关系中能够确定各使用时间点位置的预备片曝光时长变化速度，该预备片曝光时长变化速度能反映被测光源的衰减状态。
[0068]
可以参照图4，其示出了预备片曝光时长变量与使用时间的对应关系图，从图4中可以看出，横坐标为使用时间t，纵坐标为预备片曝光时长变量dur
‑
w，曲线x为该预备片曝光时长变量与使用时间的对应关系，该曲线x各点处的斜率能够反映被测光源的衰减程度。在图4中的a使用时间点以前，该被测光源的预备片曝光时长变化速度接近0，预备片曝光时长较稳定，确定该被测光源的衰减较小或者无衰减；在图4中的a使用时间点，该被测光源的预备片曝光时长变化速度突然增大，且后续使用时间点的被测光源的预备片曝光时长变化速度持续保持较大，预备片曝光时长逐渐增长，确定从a使用时间点开始，该被测光源逐渐衰减；在图4中的b使用时间点，该被测光源的预备片曝光时长增长至片曝光时长阈值，确定该被测光源到寿需要被更换，若不更换则会对严重拖低生产效率。
[0069]
该片曝光时长阈值可以根据生产效率的需求自行设定。
[0070]
步骤s33：使用所述被测光源，以所述第一光辐射能量对目标晶片组进行曝光操作；所述目标晶片组中包括至少一张晶片。
[0071]
步骤s34：获取对所述目标晶片组进行所述曝光操作所经历的目标组曝光时长。
[0072]
步骤s35：基于所述目标组曝光时长，确定平均曝光所述目标晶片中每张晶片的目标片曝光时长。
[0073]
步骤s36：判断所述目标片曝光时长是否达到所述片曝光时长阈值。
[0074]
步骤s37：当所述目标片曝光时长达到所述片曝光时长阈值，确定所述被测光源到寿需要更换，否则被测光源可以无需更换。
[0075]
本技术还提供一种曝光装置光源寿命测定装置，该曝光装置光源寿命测定装置用于执行图3所示曝光装置光源寿命测定方法的实施例。
[0076]
本实施例能够通过监控曝光装置光源的对一张晶片的片曝光时长，以监控光源辐射强度的变化，从而能够确定光源的衰减变化，在通过设定片曝光时长阈值，以确定曝光时达到片曝光时长阈值的光源已经到寿，需要及时更换。
[0077]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。