CN101004554A - 曝光机机差的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种曝光机机差的测量方法，此方法通过将一对预先制作的匹配光掩模及匹配晶片分别配置在两个机器中进行曝光，并将两个机器曝光所得的曝光图像相减，而消除该匹配光掩模及匹配晶片本身所造成的误差，从而获得两机器间更准确的机差值，达到有效掌控机器间变化的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种曝光机机差的测量方法，特别是涉及一种利用相同工具实施曝光，从而获得两机器间机差的方法。
背景技术
目前工业界主要使用深紫外光准分子激发态激光晶片步进机(Stepper)进行0.25微米元件工艺，而由于透镜质量的改良、光掩模及晶片平台技术的精进及高数值孔径的研发，所改进出的KrF 248nm扫描机(Scanner)将可进行0.18微米世代的研发。
然而，由于波长总有其物理极限，且光掩模制作的困难度愈来愈高、元件的尺寸也愈来愈小，因此，目前发展出ArF 193nm的光刻技术。ArF 193nm光刻工艺可分为单层光刻及双层光刻的工艺，其中单层光刻就是延续传统i-line和KrF 248nm曝光模式。而ArF 193nm准分子激光在光学光刻中有好的分辨率，其应用在0.13微米的元件中时，若加上相位转移光掩模、光学近接效应修正型光掩模和蚀刻工艺，则可将线宽缩小至100nm左右。
上述的步进机与扫描机都是光刻用的设备，其差别性是步进机曝光面积较大，可一次完成照射领域，仅需置放晶片的平台移动，比较容易控制准确度；而扫描机则是曝光区域面积较小，在透镜制作上的成品率较高，在曝光过程中可以分割照射区域，且对不平晶片的聚焦深度长，对于对晶片平坦性、聚焦误差的宽容度皆较大，因此较适合进阶的光刻工艺使用。
然而，不管是步进机或是扫描机，在以两个不同机器进行相同工艺或是同个机器进行不同工艺时，其机器间总是存在着误差，此误差即所谓的机差。传统测量机差的方法仅通过将一标准光掩模及裸晶片设置于待测机器与母机器进行曝光，而根据所获得的曝光图像测量该待测机器的变化，使用此种方式，其测量值可能会受上述标准光掩模及标准晶片本身的误差所影响，造成测量值不够精确，也因此无法正确地校正机器；并且传统方式受限于光刻，无法在不同的光源曝光机执行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种曝光机机差的测量方法，利用同一组匹配光掩模及匹配晶片，分别在两个机器曝光，而将两个机器曝光所获得的图像相减之后，得到两个机器间的机差，达到有效掌控机器间变化的目的。
本发明提出一种曝光机机差的测量方法，适于测量一个待测机器的机差，此测量方法包括下列步骤：首先，利用一组匹配光掩模及匹配晶片在一个对照机器曝光，而获得一个第一图像，接着利用同一组匹配光掩模及匹配晶片在一个待测机器曝光，并获得一个第二图像，然后将此第二图像与第一图像相减，获得一个第三图像，最后则移除此第三图像的线性误差，而获得机差。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，其中在曝光时，还包括调整对照机器及待测机器的图像，以趋近匹配晶片上的图像。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，还包括利用匹配光掩模制作匹配晶片。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，其中利用匹配光掩模制作匹配晶片的步骤包括根据多个机器条件，选择一个最佳机器作为母机器，并搭配匹配光掩模制作匹配晶片。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，上述的机器条件包括载物台准度(Stage Accuracy)、扫描形变误差(Scan Distortion)、载物台步进误差(Stepping)及载物台行进弯曲误差(Mirror Bend)。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，上述的待测机器及对照机器包括步进(Stepper)机器及扫描(Scanner)机器其中之一。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，上述的线性误差包括晶片(Wafer)间线性误差及晶粒(Shot)间线性误差。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，上述的晶片间线性误差包括晶片间的平移(Shift)误差、缩放(Scaling)误差及旋转(Rotation)误差。
依照本发明的优选实施例所述曝光机机差的测量方法，上述的芯片间线性误差包括芯片间的缩放误差及旋转误差。
本发明因采用同一组匹配光掩模及匹配晶片在两个机器曝光的方式，并将两个机器的曝光图像相减，因此消除该组匹配光掩模及匹配晶片在单一机器上曝光所产生的误差，从而获得更准确的机差值。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
附图说明
图1是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机机差的测量方法流程图。
图2(a)-(c)是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机机差的测量方法示意图。
图3(a)-(d)是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机的图像。
简单符号说明
S110：选择母机器
S120：搭配匹配光掩模制作匹配晶片
S130：在对照机器曝光获得第一图像
S140：在待测机器曝光获得第二图像
S150：将第二图像与第一图像相减，获得第三图像
S160：将第三图像的线性误差移除，获得机差
210：匹配光掩模
220：匹配晶片
具体实施方式
图1是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机机差的测量方法流程图。请参照图1，本实施例从制作匹配晶片开始，而利用同一组工具分别在两个机进行曝光，并将曝光后的图像相减，从而精准地测量机差。
首先，根据多个机器条件，在许多机器间选择一个最佳机器作为母机器(步骤S110)。其中，机器条件包括载物台准度(Stage Accuracy)、扫描形变误差(Scan Distortion)、载物台步进误差(Stepping)及载物台行进弯曲误差(Mirror Bend)等机器相关参数，但不限制其范围，使用者当可视实际需要，在不脱离本发明的精神下，参考其它种类的机器条件。此外，由于步进(Stepper)机器的误差较大，能够修正的范围有限，而扫描(Scanner)机器的精度较高，且其形变条件优选，因此一般皆采用扫描机器作为母机器。
接着，通过选定的母机器搭配一个匹配光掩模来制作匹配晶片(步骤S120)。其中，匹配晶片的制作过程例如包括薄膜沉积(Film Deposition)、母机器校正、曝光(Exposure)、蚀刻(Etch)以及晶片识别码标记等，并不限制其范围。
然后，将此匹配光掩模与匹配晶片装置在一个对照机器进行曝光，从而获得一个第一图像(步骤S130)。其中，在进行曝光时，还包括根据匹配晶片上的图像，调整对照机器曝光所产生的图像，以趋近匹配晶片上的图像，而取最接近匹配晶片图像的图像为第一图像。
同样地，采用上述方式，将同一组的匹配光掩模与匹配晶片装置在一个待测机器进行曝光，从而获得一个第二图像(步骤S140)。其中，上述的对照机器及待测机器例如是一个步进机器或扫描机器，但不限制其范围。
然后，将两次曝光所得的第二图像与第一图像相减，而获得一个第三图像(步骤S150)。图2(a)-(c)是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机机差的测量方法示意图。请参照图2(a)-(c)，其中图2(a)所示为选定机器A作为母机器，而使用匹配光掩模210制作匹配晶片220。接着在图2(b)中，则将匹配光掩模210与匹配晶片220装置于机器B中，并调整机器B曝光所产生的图像，以趋近匹配晶片220上的图像。而在图2(c)中则为以同一组匹配光掩模210与匹配晶片220分别在机器B及机器C中曝光，从而获得第一图像及第二图像，并将两个图像相减而获得第三图像。
在获得第三图像之后，即可计算出此第三图像的线性误差，而在将此线性误差自第三图像移除后，获得此两个机器间的机差(步骤S160)。其中，上述的线性误差包括晶片(Wafer)间线性误差及芯片(Shot)间线性误差，晶片间线性误差为两个图像间，在晶片上整体的位置误差，而芯片间线性误差则是指两个图像在晶片上各个芯片的位置误差。
此外，晶片间线性误差例如包括晶片间的平移(Shift)误差、缩放(Scaling)误差及旋转(Rotation)误差，而芯片间线性误差则例如包括芯片间的缩放误差及旋转误差。
图3(a)-(d)是依照本发明优选实施例所绘示的曝光机的图像。请参照图3(a)-(d)，其中图3(a)所示为在对照机器上进行曝光所获得的第一图像，图3(b)所示为在待测机器上进行曝光所获得的第二图像，图3(c)显示将第二图像减去第一图像所获得的第三图像，图3(d)显示将第三图像减去其线性误差所获得的图像，使用者即可根据图3(d)所示的图像计算出两机器间的机差。其中，图3(a)-(d)中的每一格的实际长宽大小皆为20纳米(Nanometer)，且图中的每一点即为一个测量点，由测量点延伸出来的线可视为一个向量，而代表测量点平移的方向及大小。此外，图3(a)-(d)中在一方格中的九点每个即代表晶片中的一个芯片，因此，通过计算芯片上各个测量点的位移即可获得该芯片的线性误差，从而用以计算待测机器与对照机器间的机差。
综上所述，在本发明的曝光机机差的测量方法中，通过将一对预先制作的匹配光掩模及匹配晶片分别配置在两个机器中进行曝光，并将两个机器曝光所得的曝光图像相减，而消除该匹配光掩模及匹配晶片本身所造成的误差，从而获得两机器间更准确的机差值，达到有效掌控机器间变化的目的。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
Claims (9)
1、一种曝光机机差的测量方法，适于测量待测机器的机差，该测量方法包括下列步骤：
利用匹配光掩模及匹配晶片在对照机器曝光，获得第一图像；
利用该匹配光掩模及该匹配晶片在该待测机器曝光，获得第二图像；
将该第二图像与该第一图像相减，获得第三图像；以及
移除该第三图像的线性误差，获得该机差。
2、如权利要求1所述的曝光机机差的测量方法，其中在曝光时，还包括：
调整该对照机器及该待测机器的图像，以趋近该匹配晶片上的图像。
3、如权利要求1所述的曝光机机差的测量方法，还包括：
利用该匹配光掩模制作该匹配晶片。
4、如权利要求3所述的曝光机机差的测量方法，利用该匹配光掩模制作该匹配晶片的步骤包括：
根据多个机器条件，选择最佳机器作为母机器；以及
由该母机器搭配该匹配光掩模制作该匹配晶片。
5、如权利要求4所述的曝光机机差的测量方法，上述的机器条件包括载物台准度、扫描形变误差、载物台步进误差及载物台行进弯曲误差。
6、如权利要求1所述的曝光机机差的测量方法，其中该待测机器及该对照机器包括步进机器及扫描机器其中之一。
7、如权利要求1所述的曝光机机差的测量方法，其中该线性误差包括晶片间线性误差及晶粒间线性误差。
8、如权利要求7所述的曝光机机差的测量方法，其中该晶片间线性误差包括晶片间的平移误差、缩放误差及旋转误差。
9、如权利要求7所述的曝光机机差的测量方法，其中该芯片间线性误差包括芯片间的缩放误差及旋转误差。
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