CN100390667C - 多样化产品的照相制作过程误差校正方法 - Google Patents

多样化产品的照相制作过程误差校正方法 Download PDF

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Abstract

一种多样化产品的曝光偏移与黄光尺寸损失的误差的校正方法。先针对主产品或次要杂项产品决定一适用的黄光反馈系统，接着分别对主产品或次要杂项产品提供不同的基准点与补偿差距值，最后进行黄光反馈系统参数值的计算。其中，将使用于次要杂项产品的黄光反馈系统的基准点与补偿差距值设计为与主产品相关联。

Description

多样化产品的照相制作过程误差校正方法
技术领域
本发明涉及一种照相制作过程误差问题校正的方法，特别涉及一种针对多样化产品的曝光偏移及尺寸损失的自动补偿校正方法。
背景技术
在半导体技术中，照相制作过程是相当重要的元件定义图形的方法，照相制作过程的精准性与稳定性是直接影响产品品质的关键。尤其是随着元件尺寸的缩小，对照相制作过程的挑战则越大，曝光图形的微小差距都将导致极大的误差与影响。另外，元件的制作通常是多层薄膜的堆栈，而在进行各薄膜层的图形曝光步骤时，都会先以前层的薄膜图形作对准的行为。因此不论是曝光图形的尺寸损失(Critical Dimension loss；CD loss)，或是发生图形位置偏移造成无法对准的问题，都是造成产品不良以及照相制作过程重功率(rework rate)增加的原因。
照相曝光制作过程的稳定性易受产品条件、设备状况与人为因素等情形变化的影响，故曝光的精准条件需要随时响应实际变化而作调整。
目前，在一般照相曝光制作过程中，为解决上述的尺寸损失及曝光图形偏移的不稳定情形，会采用一种自动补偿校正的方式，以响应每次曝光时的变化。
自动补偿校正的方式是利用记录每次曝光的实际量测值与预估值的差距，配合上前一次曝光的校正数值，以及变化的趋势，综合起来加以计算，而用以估算下一次曝光时的校正数值，于曝光前自动予以补偿，则可避免偏移量与尺寸损失的问题扩大，且可减少每次曝光产品前必须调整检查设备及人为校正的麻烦，进而维持产品的稳定度。
这类广泛使用的自动补值校正方法通称为照相反馈系统(PhotoFeed-Back System；PFBS)，计算出的校正数值则称作照相反馈系统参数(PFBSparameter)。由于一般都固定只有单一表达式，且为单一照相反馈系统参数值的型态，每次曝光前均以前一次的估算值及实际量测值作为数据基准，而计算出当次要曝光的照相反馈系统参数。
因此，若固定只生产同一类的产品，也就是只固定进行同一类产品的曝光制作过程时，以上述通用的照相反馈系统进行校正是可适用的。但是，若曝光的产品为多样化的产品种类时，仅依赖一组反馈数据，则会出现估算时采用的数据基准是源自于不同产品的校正数据。实际上，产品的差异对曝光条件是会有影响的，因此针对多样化产品时，若直接采用前次产品曝光的数据作为基准，而不将产品的区别考虑进去，则会造成计算出的校正值有所误差。
目前一般半导体厂运作的产品除了主产品(host product)外，有时也会穿插各类次要产品，而在进行照相曝光自动校正时，仅止于将主产品与各类次要产品分开为两个系统使用照相反馈系统，但却采用同一照相反馈系统参数值计算方式以进行自动补偿校正。参照图1，即为将主产品与各类次要产品的产品曝光的校正估算分开进行，图中显示的纵轴为照相反馈系统参数值，横轴为曝光日期记录，将各类次要产品通称为杂项产品(miscellaneousproduct)，以虚线代表杂项产品的照相反馈系统参数值变化情形，实线则代表主产品的照相反馈系统参数值变化情形。主产品与杂项产品分成两类各自单独使用同一照相反馈系统参数值计算公式，两者之间是互相独立、互不影响的系统。
如图1所示，实线曲线110与实线曲线130分别为主产品第一阶段生产与主产品第二阶段生产的照相反馈系统参数值变化，虚线曲线120与虚线曲线140则分别为杂项产品第一阶段生产与杂项产品第二阶段生产的照相反馈系统参数值变化。
主产品第二阶段生产的起始点(实线曲线130的起点)的照相反馈系统参数值是直接选用主产品第一阶段生产的终点(实线曲线110的终点)的照相反馈系统参数值。亦即实线曲线130的起点与实线曲线110的终点数值相同，相同地，杂项产品第二阶段生产的起始点(虚线曲线140的起点)的照相反馈系统参数值也是直接选用杂项产品第一阶段生产的终点(虚线曲线120的终点)的照相反馈系统参数值。虚线曲线140的起点与虚线曲线120的终点数值相同。
如上述的情形，同类产品仅以同类产品的前次曝光情形作为数据基准，而不考虑中间穿插的其它产品的曝光情形，如此计算出的照相反馈系统参数值将会有误差存在。
因为实际上，产品是以不同类型互相穿插的方式生产的，进行曝光时的曝光偏移及尺寸损失的变化会随着生产时间而互相影响，因此不能完全将主产品与各类次要产品视作独立的关系。故针对多样化产品的照相误差校正方式，目前的照相反馈系统的使用会有校正误差存在的缺点。
因而，如何针对目前多样化产品的生产，提供一种可改善照相曝光自动校正缺点的方法，对于产品品质以及照相重功率的降低是相当有益的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可解决照相曝光误差问题的自动校正方法，且改良多样化产品穿插生产时使用目前照相反馈系统校正的缺点。利用将各类次要产品的校正值运算设计为与主产品互相关联，以考虑到实际曝光时主产品对各类次要产品的影响，使照相反馈系统的校正更为准确，而提高制作过程优良率与产品品质，以及降低照相重功率。
根据上述目的，本发明披露一种可自动校正照相曝光误差的方法。其为先决定针对主产品或各类次要杂项产品的使用的照相反馈系统，接着提供一基准点与一补偿差距值，以计算出每次产品进行曝光的照相反馈系统参数值，为设备设定一校正补偿值，则可于每次产品曝光时自动校正曝光误差，而使每次曝光进行的曝光准确性得以维持。
在多样化产品穿插生产的情形下，除了必须区分主产品与各类次要杂项产品分别使用不同的照相反馈系统，且必须使主产品与各类次要杂项产品的照相反馈系统互有关联性，以将实际主产品曝光对杂项产品曝光的影响估算在内。
根据本发明的一较佳实施例是先决定主产品或杂项产品使用的照相反馈系统，而针对主产品或杂项产品计算照相反馈系统参数值，以作为照相误差的校正值，提供曝光设备进行自动补偿校正。
照相反馈系统对主产品与杂项产品分别有不同的照相反馈系统参数值计算公式，先以产品类型决定适用的照相反馈系统，接着提供一基准点以及一补偿校正值，然后计算出一照相反馈系统参数值，作为曝光设备的补偿校正值，供曝光设备自动进行曝光校正。
而针对主产品与杂项产品的不同照相反馈系统的差异即在于基准点与补偿差距值的定义。对主产品而言，基准点是直接选用主产品前一批曝光的照相反馈系统参数值，而补偿差距值则为主产品前一批曝光的实际误差。
另外，对杂项产品来说，基准点是选用运作时间最近的主产品曝光的照相反馈系统参数值。而补偿差距值则由两个部分构成，一部分为杂项产品的补偿差距值，以及另一部分为杂项产品本身前一批运作的实际误差。其中杂项产品的补偿差距值是杂项产品前一批曝光的照相反馈系统参数值与运作时间最近的主产品曝光的照相反馈系统参数值之间的差距。
本发明的实施例的方法可同时运用在曝光偏移与曝光尺寸损失的误差校正上，运用在曝光偏移的校正时，照相反馈系统参数值与实际误差值即意指校正曝光位移值以及量测误差位移值。而运用在曝光尺寸损失的校正时，照相反馈系统参数值与实际误差值即意指校正曝光尺寸值以及量测误差尺寸值。
故应用本发明的方法可以因为校正多样化产品在照相曝光时发生的误差问题，而避免误差问题扩散以致影响后续产品的优良率。
附图说明
为使本发明的上述特征、方法、目的及优点能更明显易懂，配合所附附图，加以说明如下：
图1是目前照相制作过程对多样化产品生产曝光的照相反馈系统参数值变化关系的示意图；
图2是本发明针对多样化产品的照相曝光校正方法的流程示意图；以及
图3是利用本发明的多样化产品生产曝光的照相反馈系统参数值变化关系的示意图。
【元件代表符号简单说明】
110、130、310、330：实线曲线
120、140、320、340：虚线曲线
200、220、230、240、250、260：步骤
具体实施方式
本发明是一种照相曝光误差自动校正的方法，以改良使用目前照相反馈系统的缺点，而获得照相曝光的精准性以及促使产品运作更加顺利。
本发明利用照相反馈系统参数值的计算公式估算曝光校正值，除主产品外，针对各类次要产品的估算方式作一修改，而使多样化产品曝光时仍能互相关联，让校正的反馈参数值的估算与现实更为符合。将各类次要产品曝光校正值的估算参考数据设计为与主产品的曝光校正值相关，则次要产品的曝光会依附主产品的变化进行修正，而非各自独立的状态。本发明内容实际的运作情形将以一较佳实施例说明如下。
当有多样化产品生产时，假设一般多以主产品为主，而各类次要产品则穿插在其中生产，将各类次要产品通称为”杂项产品”，与主产品相比较，杂项产品则为少量生产者。
由于杂项产品的生产数量少，故对整体生产数据的影响有限，因此对主产品而言，较不受杂项产品的影响，可直接使用公式(1)的照相反馈系统参数值的计算来估算照相反馈系统参数值以作为校正的补偿值。参照图2，先进行决定一照相反馈系统的步骤200，针对主产品选定其适用的照相反馈系统，主产品适用的照相反馈系统是利用公式(1)的照相反馈系统参数值计算，公式(1)如下：
PPshost，N＝PPshost，N-1-g*B*PPmhost，N-1-Target)...公式(1)
公式(1)中的“PPshost，N”即为估算的主产品第N批曝光的照相反馈系统参数值。
接着进行步骤220，提供主产品的基准点数据，以及进行步骤230，提供主产品的补偿差距值数据。其中主产品的基准点即为公式(1)中的“PPshost，N-1”，“PPshost，N-1”为主产品第N-1批曝光时估算的照相反馈系统参数值，亦即主产品前一次曝光时估算的照相反馈系统参数值。
另外，主产品的补偿差距值即为公式(1)中“减号”后面的部分，其中“PPmhost，N-1”代表主产品第N-1批曝光后的实际量测值，“Target”则代表预期的目标值，“PPmhost，N-1”与“Target”两者的差距即意指主产品前一批曝光后实际曝光的误差。
另外，“g”代表权重因子(damping factor)，而“B”代表斜率，“g”与“B”两者主要是与设备设定条件有关，意指实际量测值误差与给定设备操作设定校正值之间的数值比例关系。故将“g”与“B”配合上主产品前一批曝光后的实际曝光误差，即为主产品当次曝光时须考虑的估算误差。
然而针对杂项产品来说，由于杂项产品生产数量少，会因主产品为大量主要生产的产品，而受到主产品的影响。参照图2，同样先进行决定一照相反馈系统的步骤200，针对杂项产品选定其适用的照相反馈系统，杂项产品适用的照相反馈系统是利用公式(2)的照相反馈系统参数值计算，公式(2)如下：
PPsmis，N＝PPshost，cur+offsetmis，N.....公式(2)
公式(2)中的“PPsmis，N”即为估算的杂项产品第N批曝光的照相反馈系统参数值。
接着进行步骤240，提供杂项产品的基准点数据，以及进行步骤250，提供杂项产品的补偿差距值数据。其中杂项产品的基准点即为公式(2)中的“PPshost，cur”，与主产品的基准点定义不同，“PPshost，cur”并非为杂项产品前一批曝光估算的照相反馈系统参数值，而是选用当下运作时间最接近的主产品曝光时的照相反馈系统参数值。
另外，杂项产品的补偿差距值即为公式(2)中的“offsetmis，N”，“offsetmis，N”包含了考虑杂项产品对主产品的间的差异以及杂项产品本身曝光后实际曝光的误差。因此“offsetmis，N”可再拆成两个部分，如下列公式(3)所示：
offsetmis，N＝offsetmis，N-1-g*B*(PPmmis，N-1-Target)...公式(3)
公式(3)中的“offsetmis，N-1”代表杂项产品前一批曝光的第N-1批的补偿差距值，指的是杂项产品前一批曝光的照相反馈系统参数值对主产品的照相反馈系统参数值(例如是“PPshost，cur”)的差距。“offsetmis，N-1”的数值会随着杂项产品的顺序生产，而以每次前一批曝光的照相反馈系统参数值而定出，因此“offsetmis，N-1”是会随着生产的曝光情形而变化的数值。
公式(3)中的另一个部分则为杂项产品前次曝光的曝光实际误差。由公式(3)中“减号”后方的部分所构成，与公式(1)相同，“g”代表权重因子，“B”代表斜率，而“PPmmis，N-1”代表杂项产品第N-1批曝光的实际量测值，“Target”则代表预期的目标值，“PPmmis，N-1”与“Target”两者的差距即意指杂项产品前一批曝光后实际曝光的误差。
故将“g”与“B”配合上杂项产品前一批曝光后的实际曝光误差，即为杂项产品当次曝光时须考虑的估算误差。
因此公式(2)中不仅考虑了主产品曝光的影响，也同样包含了杂项产品本身的曝光误差变化情形。由于选用的基准点的设计，使得杂项产品的照相反馈系统参数值的估算并非独立型态，而是依赖于主产品的曝光情形。
如图2所示，不论是主产品或是杂项产品的照相反馈系统，在提供一基准点与一补偿差距值之后，接着均须以步骤260进行照相反馈系统参数值的计算。最后将计算出的照相反馈系统参数值送进曝光设备系统，则曝光设备将以送入的照相反馈系统参数值作为曝光校正值而进行曝光补偿自动校正的动作。
根据本发明的方法，参照图3，杂项产品与主产品的生产虽是穿插进行的，但杂项产品每阶段曝光前进行的照相反馈系统参数值估算，都会以主产品的照相反馈系统参数值作为基准，如图3所示，实线曲线310与实线曲线330分别为主产品第一阶段生产与主产品第二阶段生产的照相反馈系统参数值变化，虚线曲线320与虚线曲线340则分别为杂项产品第一阶段生产与杂项产品第二阶段生产的照相反馈系统参数值变化。
杂项产品第二阶段生产的起始点(虚线曲线340的起点)的照相反馈系统参数值并非是直接选用杂项产品第一阶段生产的终点(虚线曲线320的终点)的照相反馈系统参数值，而是同时考虑了主产品第二阶段生产终点(实线曲线330的终点)的照相反馈系统参数值，以及前一批曝光的杂项产品与运作时间最近的主产品的照相反馈系统参数值差距(例如虚线曲线320终点值与实线曲线330起点值的差距)。亦即虚线曲线340的起点值与虚线曲线320的终点值不同。
杂项产品的照相反馈系统参数值估算是与主产品的照相反馈系统参数值变化互相关联的，与图1的情形相比较，本发明针对杂项产品的曝光校正提供更为精准的估算。
根据本发明实施例的方法，可以在主产品与杂项产品生产为多样化穿插进行的情形下，避免曝光时主产品对杂项产品的影响被忽略，而有误差的问题出现，以及减少曝光重新对准或重新校正的重功率次数。
上述实施例中所提的曝光误差则同时包含了曝光偏移及尺寸损失两种误差类型，故本发明可应用于曝光偏移的误差校正，亦可用于尺寸损失时的误差校正。
若将本发明方法使用于曝光偏移的校正时，实际曝光量测值与照相反馈系统参数值的数值部分是曝光偏移与欲校正调变的位移。而若将本发明方法使用于曝光尺寸损失的校正时，实际曝光量测值与照相反馈系统参数值的数值部分则为实际曝光尺寸大小与欲校正调变的曝光尺寸。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以作各种的更动与修饰，因此本发明的保护范围应该以后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种多样化产品的照相制作过程误差的校正方法，至少包含：
决定一照相反馈系统，以决定是主产品的照相反馈系统参数值的计算，还是杂项产品的照相反馈系统参数值的计算；
提供基准点；
提供补偿差距值；以及
计算照相反馈系统参数值作为曝光操作的校正值，以将设备设定成自动校正，
其中，对于主产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之差，而对于杂项产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之和，这里，该主产品的照相反馈系统参数值的计算的该基准点是该主产品前一批曝光时的照相反馈系统参数值，该主产品的照相反馈系统参数值的计算的该补偿差距值是该主产品前一批曝光后的实际曝光误差，该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的该基准点是一运作时间最近的该主产品曝光的照相反馈系统参数值，该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的该补偿差距值包含杂项产品前一批曝光的补偿差距值以及该杂项产品前一批曝光后的实际曝光误差，其中该杂项产品前一批曝光的补偿差距值是该杂项产品前一批曝光的照相反馈系统参数值对该运作时间最近的该主产品曝光的照相反馈系统参数值的差距。
2.一种多样化产品的照相曝光偏移的校正方法，至少包含：
决定一照相反馈系统，它是一主产品的照相反馈系统参数值计算，或一杂项产品的照相反馈系统参数值计算；
提供一运作时间最近的该主产品曝光时的照相反馈系统参数值作为该照相反馈系统参数值计算的基准点；
提供该照相反馈系统参数值计算的补偿差距值；以及
计算该照相反馈系统参数值作为曝光操作的偏移校正值，以将设备设定成自动校正，
其中，对于主产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之差，而对于杂项产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之和，这里，该主产品的照相反馈系统参数值计算的该补偿差距值是该主产品前一批曝光后的实际曝光误差，该杂项产品的照相反馈系统参数值计算的该补偿差距值是该杂项产品前一批曝光的补偿差距值以及该杂项产品前一批曝光后的实际曝光误差，其中上述杂项产品前一批曝光的补偿差距值是该杂项产品前一批曝光时的照相反馈系统参数值对该运作时间最近的该主产品曝光时的照相反馈系统参数值的差距。
3.如权利要求2所述的多样化产品的照相曝光偏移的校正方法，其中上述的照相反馈系统参数值是一校正曝光位移值。
4.一种多样化产品的照相尺寸损失的校正方法，至少包含：
决定一照相反馈系统，它是一主产品的照相反馈系统参数值计算，或一杂项产品的照相反馈系统参数值计算；
提供一运作时间最近的该主产品曝光时的照相反馈系统参数值作为该照相反馈系统参数值计算的基准点；
提供该照相反馈系统参数值计算的补偿差距值；以及
计算该照相反馈系统参数值作为曝光操作的尺寸校正值，以将设备设定成自动校正，
其中，对于主产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该主产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之差，而对于杂项产品的照相反馈系统参数值的计算，该照相反馈系统参数值等于关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的基准点与关于该杂项产品的照相反馈系统参数值的计算的补偿差距值之和，这里，该主产品的照相反馈系统参数值计算的该补偿差距值是该主产品前一批曝光后的实际曝光误差，该杂项产品的照相反馈系统参数值计算的该补偿差距值是该杂项产品前一批曝光的补偿差距值以及该杂项产品前一批曝光后的实际曝光误差，其中该杂项产品前一批曝光的补偿差距值是该杂项产品前一批曝光时的照相反馈系统参数值对该运作时间最近的该主产品曝光时的照相反馈系统参数值的差距。
5.如权利要求4所述的多样化产品的照相尺寸损失的校正方法，其中上述的照相反馈系统参数值是一校正曝光尺寸值。
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Granted publication date: 20080528

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