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TW200919100A - Exposure method - Google Patents

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TW200919100A
TW200919100A TW096141052A TW96141052A TW200919100A TW 200919100 A TW200919100 A TW 200919100A TW 096141052 A TW096141052 A TW 096141052A TW 96141052 A TW96141052 A TW 96141052A TW 200919100 A TW200919100 A TW 200919100A
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TW
Taiwan
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alignment
exposure
wafer
batch
wafers
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TW096141052A
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Inventor
Chiang-Lin Shih
Feng-Yi Chen
Kuo-Yao Cho
Original Assignee
Nanya Technology Corp
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Publication date
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Description

200919100 ζ.νυ /-uvi l z.^_>54twf.doc/p 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體製程，且特別是有關於一 種適用於微影製程(photolkhography)之曝光方法。 【先前技術】 隨著半導體製程技術的快速發展，為了增進元件的速 度與效能，整個電路元件的尺寸必須不斷縮小，且元件的 積集度也必須持續不斷地提升。一般來說，在半導體均趨 向縮小電路元件的設計發展下，微影製程在整個製程中佔 有舉足輕重的地位。 在半導體製程中，舉凡各層薄膜的圖案化或者是植入 摻質的區域，都是經由微影製程來定義其範圍。微影製程 是先在晶圓表面上形成一層感光的光阻材料層。然後，依 序進行光阻曝光步驟及顯影步驟，以將光罩上的圖案轉移 至晶圓表面的光阻材料層，而形成與光罩圖案相同^光阻 圖案。 〇 通吊決疋微影製程成敗的因素，除了控制關鍵尺寸之 外，就屬對準精碟度(alignment accuracy)最為重要。在 愈來愈高的情況下，在進行光阻曝光步驟前 次顯重要。由於一個完整的元件需要經過數 亨地^才ι元成，因此為了使光罩的圖案能夠正確益 $轉移到晶圓上，在每次進行製㈣光轉光步驟 可須先做好晶圓上當層與各制的對準。如此—來， 了以避免不當的圖案轉移所導致的晶圓良率降低，甚而導 200919100 ! -\j\j 11 _/54twf.doc/p 致整批晶圓報廢之問題發生。 目前技術通常是採用在曝光裝置本體内來進行晶圓 的對準步驟，再以晶圓對準之數據結果校正曝光裝置來進 行後續的光阻曝光步驟。由於曝光裝置在進行晶 無法同時進行光轉光㈣產，因特使曝光^的%; (throughput)降低。而且，隨著元件積集度不斷地提高，往 往需要在同一片晶圓上量測更多的對準標記(沾興邮 mark)’才㈣提供足夠的數據結果來校正曝光裝置，此種 趨勢會造成產率降低的情況更加嚴重。 此外 弁萝m :述光阻曝光的產率問題，在使用曝 =置進㈣切的對準步驟時，往往僅是從—批次 或數批次晶财挑出—片晶圓來進行對準，再以此片曰鬥 =準結果作為-批次晶圓或數批次晶圓的對準結果g 曝先裝置’而此種方式可能會導致對準精確度, 乂半案轉移至晶圓上的精確度，會直接影ί
圖案的品質是目前業界亟欲解決=一呆光阻 【發明内容】 本發明提供一種曝光方、丰At &丄 的精確度。 此°有效地改善晶圓對準 ，可有助於減少進行微影 適用於微影製程。首先， ,本發明另提供一種曝光方法 ▲私所需的時間，並提高產率。 本發明提出一種曝光方法， 200919100 ^54twf.doc/p 對一晶圓進行第一對準步驟。之後，對此晶圓進行第二對 準步驟。接著，將第一對準步驟所得之結果與第二對準步 驟所得之結果交互比對。繼之，依據比對結果來對此晶圓 進行光阻曝光步驟。 在本發明之一實施例中，上述之第一對準步驟包括對 曰3圓進行精細對準(fine alignment)量測。 Ο 在本發明之一實施例中’上述之第二對準步戰包括對 曰曰圓進行粗略對準(c〇arse aligninent)量測。 在本發明之一實施例中，上述之第一對準步驟所量測 之對準標記(alignment mark)數量大於第二對準步驟所旦 測之對準標記數量。 · 里 本發明另提出一種曝光方法，適用於微影製程。首 先’以對準襞置(alignment tool)對第一批次晶圓進行第: ，準步驟。在第一批次晶圓進行過第一對準步驟之 : 二光裂置對第—批次晶圓進行第二對準步驟。接著 Ο ik 以 晶圓進行第—對準步驟所得之結果與第—批次曰曰 果了第Γ對準步驟所得之結果交互比對’以得到-比對 之後，利用比對結果對曝光裴置進行校正。 + 一裝置對第—批次晶圓進行光阻曝光步驟。、' 第實Γ中’上述之第—對準步驟包括對 批-人日日回中的晶圓進行精細對準量測。 在本發明之一實施例中，上述第二 第—批次晶圓中的晶圓進行粗略對準量測 匕括對 在本發明之-實施财，更包括謂準裝置對第二批 200919100 z-uu 1 x.^^54twf.d〇c/p 次晶圓進行第一對準步驟。 在本發明之一實施例中，上述之對第二批次晶圓進行 第一對準步驟與對第一批次晶圓進行第二對準步驟例如是 同時進行。 在本發明之一實施例中，上述之第一對準步驟所量測 之對準標記數量大於第二對準步驟所量測之對準標記數 〇 在本發明之一實施例中，上述之對準裝置包括離線配 1 置(off-line)之對準裝置。 在本發明之一實施例中，上述之離線配置之對準襞置 與曝光裝置耦接。 t 牡在本發明之一實施例中，上述之利用比對結果對曝光 裝置進行校正包括利用一回饋(feedback)機制，將比對結果 自動回饋於曝光裝置中以進行校正。 本發明之曝光方法因採用先對晶圓進行精細的第一 對準步驟，接著再對晶圓依序進行粗略的第二對準步驟與 〇 光阻曝光步驟，因此可有助於提高晶圓的對準精確度，^ 確保圖案轉移的正確度。 此外，本發明之曝光方法先利用獨立於曝光裝置而配 的，準農置對晶圓進行精密的第—對準步驟，接著才使 Z曝光裝置依序對晶圓進行曝光前粗略的第二對準步驟與 斜光步驟。如此，藉由將第一對準步驟之結果與第二 并#+ = Ϊ之結果交互比對以校正曝光裝置，能夠有效地提 i確度。再者，本發明之方法在曝光裴置進行的第 200919100 心〜54twf，doc/p 二對準所量測的對準標記的數量較少，且獨立配置的對準 裝置與曝光裝置可以同時進行各自的製程，因此還能夠減 9、曝光裝置進行對準的時間而使其專職於進行光阻曝光+ 驟’以提高產率。 、/ 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【實施方式】 〇 圖1是依照本發明之一實施例之一種曝光方法的步驟 流程圖。此曝光方法適用於微影製程中，且各晶圓的表面 上已形成有一層光阻材料層。 —請參照圖1，步驟S110,以對準裝置對_批次晶圓進 订第一對準步驟，亦即進行精密對準步驟。此精密對準+ 驟例如是將此批次晶圓中的各片晶圓一一作精細對準二 ，、。也就是說，在進行精密對準步驟時，同—片晶圓上 里測之對準標記的數量為介於400個至500個之間。 而在步驟S110中所使用的對準裝置例如 之對準裝置，亦即鮮裝置與_欲騎之轨曝 所使用的曝歧置為分別獨立配置。此外，對準裝=可以 ^有晶11對準功能之裝置’且其對準精確度例如是 =欲進行之光阻曝光步驟所㈣的曝光裝置的對準精確产 等。ί本實施例中，所使用的對準裝置為相同於i 、·貝奴進订之光阻曝光步驟所使用的曝光裝置。 交 特別說明的是，上述實施例是以相同於後續欲 先阻曝光步驟顺㈣曝綠置作為鮮裝置為例來進行 200919100 ,^υν /-wi 1 ^,j^j4twf.d〇c/p 說明，但《輕祕概。糾 用其他具有晶圓對準功能 只1 』乂便 丄 > 上 刀月b炙褒置來進行步驟S110,於此領 域具有通常知識者可視其需求調整。 ^驟=120以曝光裝置對此批:欠晶圓進行第二對準步 驟，也就是進行曝光前斜車舟up *細對旱步驟。曝光前對準步驟例如是 對此批:人日日0中的部分晶圓或是每片晶圓進行粗略對準量 測。也就是說，曝綠解㈣所量狀解標記的數量
Ο 例如是小於倾S11G所進行的精密對特驟所量測之對 準標記的數量。在本實施财，在進行曝総解步驟時， 同-片晶i上所量狀解標記_ 於 個之間。 而在步驟sm中所使用的曝光裝置可以是步進且掃 描式(step-and-scan)掃描機(sca_M步進機(卿㈣。此 外’曝光裝置例如是與在步驟SUG所使用之對準裝置轉 接。 步驟sm’將精密對準步驟所得之結果與曝光前對準 步驟所得之結果交互比對，以得到—比對結果。值得—提 的是’在本實施例中’由於步驟S11G所使用之對 與步驟S12G所使狀曝紐置為相同的魅，且對^ 置和曝絲置冑設置在相同的環境下並具有相同的設定^ 因此在步驟sm所進行的曝光前對準步驟僅需量測少旦 的對準標記’即可與步驟S11Q所進行的精輯準步驟= 結果相比對或是經由計算而得到比對結果。 步驟S140 ’利用上述比對結果對曝光裝置進行校正。 200919100 / -\jkj A! ^ ^ 54twf.doc/p 詳言之，利用上述比對結果對曝光裝置進行校正例如是利 用一回饋機制，以將比對結果自動回饋於曝光裝置上，而 進行曝光裝置的校正。在此說明的是，由於先前已使用對 準裝置對晶圓進行精密對準步驟’因此使用上述比對結果 來校正曝光裝置，能夠藉由精密對準步驟所獲得的精細量 測數據來校正曝光裝置，以使晶圓的對準精確度可獲得提 升。 r、步驟S150,以曝光裝置對此批次晶圓進行光阻曝光步 「 驟。至於進行光阻曝光步驟的細節以及完成後續微影製程 的步驟’當為熟知本領域之技術人員所周知，故於此不再 贅述。 特別說明的是，由於對準裝置與曝光裝置兩者分別是 獨立配置，因此在以曝光裝置進行曝光前對準步驟或是光 阻曝光步驟的同時，對準裝置還是可以持續地對其他批次 的晶圓進行精密對準步驟，以提供其他批次晶圓進行精細 對準量測的結果，進而回饋校正曝光裝置。再者，由於使 〇 用獨立配置的對準裝置來進行精密對準步驟，因此在進行 精密對準步驟時，不會影響到曝光裝置的運轉，可有助於 減少曝光裝置進行對準的時間，使曝光裝置可以專職於進 行光阻曝光步驟，而增加產率。此外，由於精密對準步驟 所量測之對準標記的數量大於曝光前對準步驟所量測之對 準標記的數量，因此將精密對準步驟所得之結果與曝光前 對準步驟所得之結I比對後再回骸曝光裝置能夠有助於 提升晶圓的對準精確度。
200919100 /.uu/-uun ^^j54twf.doc/p 為迅實本發明之曝光方法確有I功效 實驗例來綱制本發日从曝光紋 兩個 微影製程，其所量測的對準標記數量與之 對關係。 /、做〜I私產率的相 實驗例 圖2A所緣示為本發明之—實 θ f;產率之間的分布曲線圖二; ^貫驗狀量騎準標記的數量及產率之間的^曲線 圖2A為使用單階(singIe他㈣曝光機台的量 果’亦即晶圓在進㈣光前神步驟和光轉光步驟了 在同-個晶圓載台(chuck)上完成。如圖2A所示，由^ 習知之曝光方法的曲線可以得知：隨著量測晶圓上之對準 標記的數量增加，曝光機台的產率會逐漸減少。然而，使 用本發明之曝光方法，當所量測晶圓上之對準標記的數量 增加時，曝光機台的產率皆不會受到明顯影響。 圖2B為使用雙階(twin stage)曝光機台的量測結果， 亦即晶圓在進行曝光前對準步驟與其進行光阻曝光^驟是 在兩個不同的晶圓載台上完成，但還是在同一個曝光裝置 中進行。如圖2B所示，在使用習知之曝光方法時，^然 一開始隨著量測對準標記的數量增加，其產率並不會有太 大的變動；但當量測對準標記的數量到達特定數值時，其 產率則會隨著量測對準標記的數量增加而降低。另一^ 面，使用本發明之曝光方法’隨著所量測之對準標記的數 11 200919100 ^54twf.doc/p 量持續增加，都還是可以使曝光裝置維持在相近的產率。 炉々沾奴旦、，八 逆仃檟、，，田對準里測，因此量測對準 ^ 懸不會影_曝光裝置的運作，而㈣在辦加 董測對準標記的數量之_，還能 ^ 產率維持在適當的數值。 置的 綜上所述，本發明之曝光方法至少具有下列優點： Ο 本!x $之方去错由先對晶ϋ進行精密對準步驟，接 者：晶圓，行曝光前對準步驟與光阻曝光步驟因2 :移=?咼晶圓的對準精確度’並確保微影製程的圖案 2·本發明之方法因使用離線而獨立配置的對 =圓細對ΐ量測’所以之後使用曝光裝置對晶圓僅 :利=日士 η對準莖測、’而可以提高曝光裝置進行光阻曝光 、守a，有政增進產能。此外，獨立配置的對準事置
Q ^曝紐置可以同時進行各自的製程，還能 減 製程所需的時間。 y幻 3·在本發明之方法中’由於對準裝置與曝光裝置i有 相冋的量财法並财—致的奴，目此輯钱置所得 =果與曝域置所得的進行比對，可以㈣且正確地獲 付曰曰圓的對準數據’再利用回饋機制自動 以進行校正。 嗶尤衣1 nft 土壯本务明之方法可以應用於現行微影製程中的各類 本、义置並利用簡單的手段來提升對準精確度且改善產 12 200919100 w…立〜54tw£doc/p 率，因此有助於節省製程成本。
If定發明已^較佳實施例揭露如上，然其並非用以 何所料術領域巾具有通常知識者，在不 χ明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾， :此本發明之賴軸當視後附之t料職®所界定者 【圖式簡單說明】
圖1疋依照本發明之一實施例之一種曝光方法的步驟 流程圖。 圖2A所緣示為本發明之一實驗例之量測對準標記的 數量及產率之間的分布曲線圖。 圖2B所繪示為本發明之另一實驗例之量測對準標記 的數量及產率之間的分布曲線圖。 【主要元件符號說明】 S110、S120、S130、S140、S150 :步驟
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Claims (1)

  1. 200919100 Z.WV/-WVH 一」4twf.doc/p 十、申請專利範圍： ，包括： 二對準步驟所 —種曝光方法，適用於一微影製程 對—晶圓進行一第一對準步驟； 對该晶圓進行一第二對準步驟； 將該第一對準步驟所得之結果與該第 得之結果交互比對；以及 依據比對結果來對該晶圓進行—光阻曝光步驟。 2.如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中該第 一對準步驟包括對該晶圓進行精細對準量測。 一 3.如申明專利範圍第2項所述之曝光方法，其中該第 二對準步驟包括對該晶圓進行粗略對準量測。 4.如申凊專利範圍第3項所述之曝光方法，其中該第 Θ對準步驟所I測之對準標記數量大於該_二對準步驟所 量測之對準標記數量。 5, 如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中該第
    Θ對準步驟所I測之對準標記數量大於該第二對準步驟所 量測之對準標記數量。 6. —種曝光方法，適用於—微影製程，包括： 以一對準裝置對一第一批次晶圓進 驟； 乃J Τ / 在該第一批次晶圓進行過該第一對準步驟之後，以一 曝光裝置對該第-批次晶圓進行—第二對準步驟； 將該第-㈣晶圓進行該第—鮮步賴得之結果 兵該第-批:欠晶目進行該帛二對準步料得之絲交互比 14 200919100 w ； v»v λ a 54twf.doc/jp 對，以得到一比對結果； 利用該比對結果對該曝光裝置進行校正；以及 以該曝光裝置對該第一批次晶圓進行一光阻曝光步 7_如申請專利範圍第6項所述之曝光方法，其中該 對準步驟包括對該第—批次晶圓中的晶圓 量測。 T + 一 8.如申請專利範圍第7項所述之曝光方法，其中該 —對準步驟包括對該第—批次晶圓巾的晶圓進行粗略 量測。 千 9·如申請專利範圍第8項所述之曝光方法，其中該第 —對準步騎量社對準標記數量纽該第二對準步驟所 量測之對準標記數量。 10.如申請專利範圍_ 9項所述之曝光方法，其中該對 準裝置包括一離線配置之對準裝置。 11.如申請專利範圍第10項所述之 ° 轉配置之對準裝置與該曝光裝置麵接 曝光方法，其中該 12.如申請專利範圍第η項所述之曝光方法，其中利 f該比對結果賴曝絲置進行校正包括回饋機 1 ’將該崎絲自動⑽於鱗光裝置巾以進行校正。 ^如申請專利範圍第6項所述之曝光方法，更包括以 k、>裝置對一第一批次晶圓進行該第—對準步驟。 14.如申請專職圍第13項所述之曝光綠，其中對 Μ弟二批次晶®進行該第—對準步驟與對該第-批次晶圓 15 200919100 w / w j. a ^ 54twf.doc/p 進行該第二對準步驟為同時進行。 15. 如申請專利範圍第14項所述之曝光方法，其中該 對準裝置包括一離線配置之對準裝置。 16. 如申請專利範圍第15項所述之曝光方法，其中該 離線配置之對準裝置與該曝光裝置耦接。 17. 如申請專利範圍第16項所述之曝光方法，其中利 用該比對結果對該曝光裝置進行校正包括利用一回饋機 制，將該比對結果自動回饋於該曝光裝置中以進行校正。
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