CN101493655A - 曝光方法 - Google Patents

Abstract

一种曝光方法，用于制造一元件，其包括：提供具有多个曝光区的一晶圆。其中晶圆上覆盖有一光阻层。提供具有多个曝光区反馈参数组的一反馈参数地图，而曝光区反馈参数组分别相对应于晶圆的曝光区。曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他曝光区反馈参数组不同。根据反馈参数地图，以一曝光工具，在晶圆上的每一曝光区依序进行一曝光制程，以图案化晶圆上的光阻层。其中曝光工具在每一曝光区进行曝光制程时，是根据反馈参数地图中，相对应在每一曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的一曝光制程参数组。

Description

曝光方法

技术领域

本发明是有关于一种曝光方法，且特别是有关于可在晶圆测试(waferacceptable test，WAT)步骤中，同一晶圆上，提高曝光区对曝光区层级(shot-to-shot level)的关键尺寸的一致性的一种曝光方法。

背景技术

在集成电路制造过程中，光刻制程是用于将光罩上具有定制的电路图案转移至形成在晶圆上的薄膜。图像转移制程包括在一未处理层上形成一光阻层，接着以一具有定制电路图案的光罩为罩幕，照射此光阻层，继之，进行一光阻层的显影步骤，之后，以图案化的光阻层为罩幕，进行一蚀刻步骤以蚀刻未处理层，以完成图像转移制程。

一般而言，影响光刻制程的关键尺寸(Critical Dimension，CD)的基本参数主要是曝光能量(Exposure Dose)。传统，对于光刻制程的关键尺寸的控制，是在进行曝光制程之后，依照其最后所测量的关键尺寸的结果，来对曝光能量进行补偿，并由曝光机台的能量设定系统给出一预设的曝光能量，以使下一批次(Lot)晶圆的关键尺寸值能更接近目标值(Target Value)。其中，曝光能量可利用测量机台对所生产晶圆上的光阻图形进行测量，并以所获得的测量结果用以对曝光机台进行自动反馈(Feedback)，其利用例如先进制程控制(Advanced Process Control，APC)的方法，使曝光机台在良好的参数控制下运作。

在以众多制造机台排列组合成多个工具路径状况，进行同依产品的大量制造时，利用上述先进制程控制的自动反馈系统还可以消弥经由不同工具路径所制造出来的相同产品之间的差异，以提高晶圆对晶圆层级(wafer-to-wafer)之间产品品质的一致性。而因为机台设计与晶圆放置位置的原因，同一晶片上的每一个曝光区之间，黄光制程中图案转移会因此有些许差异。当元件尺寸越来越小，同一晶圆上的不同曝光区的关键尺寸的差异，就对于后续制造完成的产品的电性产生很大的影响。然而，传统的自动反馈系统仅提供每一批次中的每一晶圆片一个固定反馈值，其对于晶圆上的每一曝光区之间的关键尺寸的差异并无益助。

发明内容

本发明提供一种曝光方法，可以提高曝光区对曝光区层级的关键尺寸的一致性。

本发明提供一种曝光方法，可以提高每一曝光区中，前后堆叠的材料层之间图案叠对对准准确度。

本发明提出一种曝光方法，其适用于制造一元件，且可以提高元件中一连续堆叠层的图案叠对对准准确度，此方法包括：提供一晶圆。其中晶圆上覆盖有一光阻层，且晶圆上区分成多个曝光区。接着，提供一反馈参数地图，其中反馈参数地图具有多个曝光区反馈参数组，而曝光区反馈参数组分别相对应于晶圆的曝光区。曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他曝光区反馈参数组不同。继之，根据反馈参数地图，以一曝光工具，在晶圆上的每一曝光区依序进行一曝光制程，以图案化晶圆上的光阻层。其中曝光工具在每一曝光区进行曝光制程时，是根据反馈参数地图中，相对应在每一曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的一曝光制程参数组。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中反馈参数地图的获得是根据：提供多片先导生产晶圆(pilot-run wafer)，之后在每一先导生产晶圆上进行元件的一先导生产制程。接着，在每一完成先导生产制程的先导生产晶圆上，进行一晶圆测试以产生相对应在每一先导生产晶圆的一测试数据。最后，搜集并分析测试数据，以获得相关于制造元件的反馈参数地图。其中在搜集并分析该些测试数据的步骤还包括：搜集测试数据成为一元件测试趋势图。续之，提供相关于曝光制程的一蚀刻后关键尺寸(after-etching criticaldimension)数据以及一曝光后关键尺寸(after-develop critical dimension)数据。最后，将元件测试趋势图分别关联(correlate)到蚀刻后关键尺寸数据与曝光后关键尺寸数据，以获得反馈参数地图。其中元件测试趋势图包括一元件起始电流趋势图以及一元件漏电流趋势图。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中曝光工具在每一曝光区进行曝光制程还包括参照由一先进制程控制所反馈的一晶圆反馈参数组，调整曝光工具的曝光制程参数组。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中曝光制程参数组包括一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及一覆盖补偿参数组。

本发明还提出一种曝光方法，其适用于以一第一工具路径，制造一元件，且可以提高元件中一连续堆叠层的图案叠对对准准确度，此方法包括：提供一晶圆，其中晶圆上覆盖有一光阻层，且晶圆上区分成多个曝光区。根据第一工具路径，在一数据库中取得一第一反馈参数地图，其中第一反馈参数地图具有多个曝光区反馈参数组，且曝光区反馈参数组分别相对应于晶圆的曝光区，而曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他曝光区反馈参数组不同。接着，根据第一反馈参数地图，以一曝光工具，在晶圆上的每一曝光区依序进行一曝光制程，以图案化光阻层。其中曝光工具在每一曝光区进行曝光制程时，是根据第一反馈参数地图中相对应在每一曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的一曝光制程参数组。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中数据库有多个数据表，每一数据表分别对应于一元件制程，且每一数据表储存相对应于元件制程的多个工具路径以及分别相对应于工具路径的多张反馈参数图。而每一反馈参数地图的获得是根据：提供多片先导生产晶圆(pilot-run wafer)，之后在每一先导生产晶圆上进行元件的一先导生产制程。接着，在每一完成先导生产制程的先导生产晶圆上，进行一晶圆测试以产生相对应在每一先导生产晶圆的一测试数据。最后，搜集并分析测试数据，以获得相关于制造元件的反馈参数地图。其中在搜集并分析该些测试数据的步骤还包括：搜集测试数据成为一元件测试趋势图。接着，提供相关于曝光制程的一蚀刻后关键尺寸(after-etchingcritical dimension)数据以及一曝光后关键尺寸(after-develop critical dimension)数据。最后，将元件测试趋势图分别关联(correlate)在蚀刻后关键尺寸数据与曝光后关键尺寸数据，以获得反馈参数地图。其中元件测试趋势图包括一元件起始电流趋势图以及一元件漏电流趋势图。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中曝光工具在每一该些曝光区进行该曝光制程还包括参照由一先进制程控制所反馈的一晶圆反馈参数组，调整该曝光工具的该曝光制程参数组。

依照本发明的实施例所述的曝光方法，其中曝光制程参数组包括一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及一覆盖补偿参数组。

本发明中在晶圆上进行元件制程时，参照数据库中的相关反馈参数地图，对于晶圆上的每一个曝光区进行曝光制程时，根据反馈参数地图中相对应于晶圆曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的曝光参数制程参数组，达到在单一晶圆上的每个曝光区，根据相对应曝光区反馈参数组，进行每次曝光制程的曝光参数反馈调整。因此有助于提高单一晶圆中，曝光区曝光区对曝光区层级(shot-to-shot level)的关键尺寸的一致性，且提高每一曝光区中，前后材料层之间的图案叠对准确度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为根据本发明的一反馈参数地图的形成方法流程图。

图2所示为根据本发明的一储存反馈参数地图的数据库的简单示意图。

图3所示为根据本发明的一种曝光方法的流程图。

主要元件符号说明

S101～S115：反馈参数地图建立流程步骤

200：数据库

202、204、206、208：数据表

S301～S305：曝光方法流程步骤

具体实施方式

图1所示为根据本发明的一反馈参数地图的形成方法流程图。请参照图1，首先在步骤S101提供多片先导生产晶圆(pilot-run wafer)。其中，先导生产晶圆的数量可以是一批次晶圆的数量，例如25片。之后，在步骤S103中，在每一先导生产晶圆上，以一工具路径，进行一元件的一先导生产制程(pilotrun)。其中，元件可以是指小到一个单纯电路元件，也可以是大到一个具有复杂电路布局的产品。另外，所谓工具路径是指为生产上述元件，而执行一系列制程操作所需使用到的数种制程机台，并且依照生产上述元件的制程操作顺序而将机台排序成一工具路径。之后，在步骤S105中，在每一片完成先导生产制程的先导生产晶圆上，进行一晶圆测试(wafer acceptable test，WAT)，以产生数组测试数据，且每一测试数据均相对应其先导生产晶圆。其中，晶圆测试的项目包括每一先导生产晶圆上的每一元件的起始电压、相关N型离子分布趋势以及相关P型离子分布趋势。

继之，在步骤S107中，搜集并分析上述晶圆测试所得的测试数据，进而获得相关于以上述工具路径，制造上述元件的一反馈参数地图。于一实施例中，步骤S107中搜集并分析测试数据的步骤还包括在步骤S109中，搜集测试数据，以成为单一晶圆片的一元件测试趋势图。其中此单一晶圆片之元件测试趋势图包括单一晶圆片上，所有元件的元件起始电流趋势图以及元件漏电流趋势图。于一实施例中，上述元件测试趋势图还包括单一晶圆上，所有元件的N型离子分布图或是P型离子分布图。

接着，在步骤S107中的步骤S111，提供相关于制造上述元件所需的曝光制程的一蚀刻后关键尺寸(after-etching critical dimension)数据以及一曝光后关键尺寸(after-develop critical dimension)数据。也就是晶圆片上，在蚀刻后相关元件的关键尺寸趋势图，以及在曝光后形成相关元件的图案化光阻层的关键尺寸趋势图。之后，在步骤S113中，将元件测试趋势图分别关联到上述蚀刻后关键尺寸数据与上述曝光后关键尺寸数据，以获得该反馈参数地图。在一实施例中，晶圆测试所得到的元件测试趋势图，例如是元件起始电流趋势图、元件漏电流趋势图、晶圆上所有元件的N型离子分布图或是P型离子分布图，与晶圆上所有元件中的多晶硅的关键尺寸有相对应关联，因此将晶圆测试所得到的元件测试趋势图关联到晶圆上多晶硅层经过蚀刻后，转换成数个多晶硅材质元件的关键尺寸趋势图以及关联到晶圆片的多晶硅层上的光阻层经由曝光后，此图案化光阻层的关键尺寸趋势图。经由晶圆测试趋势图与相关元件的关键尺寸趋势图关联后，可以获得日后，当在晶圆上进行一曝光制程时，对于晶圆上每一曝光区中，曝光工具所须做的曝光参数反馈调整，并且将晶圆上的所有曝光区的反馈调整参数汇整成一个反馈参数地图。

也就是反馈参数地图中，具有多个曝光区反馈参数组，而这些曝光区反馈参数组分别相对应于晶圆上的每一个曝光区，且曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他曝光区反馈参数组不同。因此，当日后使用同一工具路径进行同一元件制造时，而曝光工具可参照曝光区反馈参数组，对于晶圆上每一曝光区依序进行曝光制程时，依序调整曝光参数，达到缩小曝光区对曝光区之间的制程差异，提高单一晶圆中，曝光区之间的关键尺寸均匀度与一致性，且提高每一曝光区中，前后材料层之间的图案叠对准确度。也就是在晶圆上进行晶圆上的光阻层图案化定义时，根据反馈参数地图中的曝光区反馈参数组，在每次每个曝光区进行曝光制程时，对曝光工具的曝光参数，例如一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及每一曝光区中的前后层图案之覆盖补偿参数组进行每次曝光制程的曝光参数反馈调整(shot-by-shot exposure parameter feedback)。

在步骤S107中获得相关于上述元件制程与上述工具路径的一反馈参数地图之后，在步骤S115中，将反馈参数地图存入一数据库中。在一实施例中，此数据库中储存有多张反馈参数地图，并且依照元件区分所储存的反馈参数地图。而就单一元件而言，依照工具路径细分所储存的反馈参数地图。

图2所示为根据本发明的一储存反馈参数地图的数据库的简单示意图。请参照图2，数据库200具有多组数据表202、204、206与208。以数据表202为例，数据表202记录制造元件A的相关反馈参数地图，其中，根据制造元件A的工具路径又将众多相关于制造元件A的反馈参数地图加以细分，因此可以得到在以同一工具路径I制造元件A的过程中，所进行曝光制程a、曝光制程b与曝光制程c的相对应个别反馈参数地图Ia、Ib与Ic。

在建立完上述的数据库200之后，本发明应用上述数据库，在进行元件制造过程中的曝光制程时，参照数据库中相对应的反馈参数地图，在单一晶圆上每个曝光区的曝光制程时，进行每次曝光制程的曝光参数反馈调整。图3所示为根据本发明的一种曝光方法的流程图。请参照图3，在选定一第一工具路径以及制造一已知元件的状况下，在步骤S301中，首先提供一晶圆。其中此晶圆上覆盖有一光阻层，且晶圆上区分成多个曝光区。之后，在步骤S305中，以一曝光工具图案化在晶圆上的光阻层，在进行步骤S305之前，必须根据所选定的第一工具路径以及所要制造的元件，从数据库200中获取一相关的反馈参数地图(步骤S303)。而此反馈参数地图的架构已于前述说明中详细描述，因此不在此作赘述。

因此，在步骤S305中，根据从数据库200所获取相关于第一工具路径与特定元件的一第一反馈参数地图，以曝光工具，在晶圆上的每一曝光区依序进行一曝光制程，以图案化光阻层。其中曝光工具在每一曝光区进行曝光制程时，是根据所获取的第一反馈参数地图中相对应在每一曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的一曝光制程参数组。另外，在一实施例中，曝光工具在每一曝光区进行曝光制程还包括参照由一先进制程控制(advanceprocess control，APC)所反馈的一晶圆反馈参数组，调整曝光工具的曝光制程参数组，以提高晶圆对晶圆层级(wafer-to-wafer level)的元件关键尺寸一致性。此外，上述曝光制程参数组包括一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及一覆盖补偿参数组。

本发明中以先导生产晶圆，进行先导生产制造一元件，并利用晶圆测试所获得的测试数据，进而建立根据元件与工具路径分类的反馈参数地图的数据库。之后在晶圆上实际进行元件制程时，可参照数据库中的相关反馈参数地图，对在晶圆上的每一个曝光区进行曝光制程时，根据反馈参数地图中相对应于晶圆曝光区的曝光区反馈参数组，调整曝光工具的曝光参数制程参数组，达到在单一晶圆上的每个曝光区，根据相对应曝光区反馈参数组，进行每次曝光制程的曝光参数反馈调整。相较于传统利用先进制程控制，对于整片晶元上的每一个曝光区，仅反馈单一反馈参数组，本发明有助于提高单一晶圆中，曝光区对曝光区层级(shot-to-shot level)的关键尺寸的一致性，且提高每一曝光区中，前后材料层之间的图案叠对准确度。此外，在单一晶圆上，依序在曝光区进行曝光制程时，除了参照本发明的反馈参数地图调整曝光工具的曝光制程参数组外，还可以参照先进制程控制所反馈的晶圆反馈参数组调整曝光工具的曝光制程参数组，进而可以达到同时提高曝光区之间关键尺寸的一致性，以及晶圆之间平均关键尺寸的一致性。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种曝光方法，其适用于制造一元件，且可以提高该元件中一连续堆叠层的一图案叠对对准准确度，包括：

提供一晶圆，其中该晶圆上覆盖有一光阻层，且该晶圆上区分成多个曝光区；

提供一反馈参数地图，其中该反馈参数地图具有多个曝光区反馈参数组，该些曝光区反馈参数组分别相对应于该晶圆的该些曝光区，且该些曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他该些曝光区反馈参数组不同；以及

根据该反馈参数地图，以一曝光工具，在晶圆上的每一该些曝光区依序进行一曝光制程，以图案化该光阻层，其中该曝光工具在每一该些曝光区进行该曝光制程时，是根据该反馈参数地图中相对应在每一该些曝光区的该些曝光区反馈参数组，调整该曝光工具的一曝光制程参数组。

2.根据权利要求1所述的曝光方法，其中该反馈参数地图的获得是根据：

提供多片先导生产晶圆；

在每一该些先导生产晶圆上进行该元件的一先导生产制程；

在每一完成该先导生产制程的该些先导生产晶圆上，进行一晶圆测试以产生相对应在每一该些先导生产晶圆的一测试数据；以及

搜集并分析该些测试数据，以获得相关于制造该元件的该反馈参数地图。

3.根据权利要求2所述的曝光方法，其中在搜集并分析该些测试数据的步骤还包括：

搜集该些测试数据成为一元件测试趋势图；

提供相关于该曝光制程的一蚀刻后-关键尺寸数据以及一曝光后关键尺寸数据；以及

将该元件测试趋势图分别关联到该蚀刻后关键尺寸数据与该曝光后关键尺寸数据，以获得该反馈参数地图。

4.根据权利要求3所述的曝光方法，其中该元件测试趋势图包括一元件起始电流趋势图以及一元件漏电流趋势图。

5.根据权利要求1所述的曝光方法，其中该曝光工具在每一该些曝光区进行该曝光制程还包括参照由一先进制程控制所反馈的一晶圆反馈参数组，调整该曝光工具的该曝光制程参数组。

6.根据权利要求1所述的曝光方法，其中该曝光制程参数组包括一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及一覆盖补偿参数组。

7.一种曝光方法，其适用于以一第一工具路径，制造一元件，且可以提高该元件中一连续堆叠层的一图案叠对对准准确度，包括：

提供一晶圆，其中该晶圆上覆盖有一光阻层，且该晶圆上区分成多个曝光区；

根据该第一工具路径，在一数据库中取得一第一反馈参数地图，其中该第一反馈参数地图具有多个曝光区反馈参数组，该些曝光区反馈参数组分别相对应于该晶圆的该些曝光区，且该些曝光区反馈参数组中至少一组曝光区反馈参数组与其他该些曝光区反馈参数组不同；以及

根据该第一反馈参数地图，以一曝光工具，在晶圆上的每一该些曝光区依序进行一曝光制程，以图案化该光阻层，其中该曝光工具在每一该些曝光区进行该曝光制程时，是根据该第一反馈参数地图中相对应在每一该些曝光区的该些曝光区反馈参数组，调整该曝光工具的一曝光制程参数组。

8.根据权利要求7所述的曝光方法，其中该数据库有多个数据表，其中每一该些数据表分别对应于一元件制程，且每一该些数据表储存相对应于该元件制程的多个工具路径以及分别相对应于该些工具路径的多张反馈参数图。

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其中每一该些反馈参数地图的获得是根据：

提供多片先导生产晶圆；

在每一该些先导生产晶圆上，以一工具路径，进行该元件的一先导生产制程；

在每一完成该先导生产制程的该些先导生产晶圆上，进行一晶圆测试以产生相对应在每一该些先导生产晶圆的一测试数据；以及

搜集并分析该些测试数据，以获得相关于制造该元件的该反馈参数地图。

10.根据权利要求9所述的曝光方法，其中在搜集并分析该些测试数据的步骤还包括：

搜集该些测试数据成为一元件测试趋势图；

提供相关于该曝光制程的一蚀刻后关键尺寸数据以及一曝光后关键尺寸数据；以及

将该元件测试趋势图分别关联到该蚀刻后关键尺寸数据与该曝光后关键尺寸数据，以获得该反馈参数地图。

11.根据权利要求10所述的曝光方法，其中该元件测试趋势图包括一元件起始电流趋势图以及一元件漏电流趋势图。

12.根据权利要求7所述的曝光方法，其中该曝光工具在每一该些曝光区进行该曝光制程还包括参照由一先进制程控制所反馈的一晶圆反馈参数组，调整该曝光工具的该曝光制程参数组。

13.根据权利要求7所述的曝光方法，其中该曝光制程参数组包括一曝光能量、一入射光线角度、一曝光焦距以及一覆盖补偿参数组。

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