CN1239817A - 步进分析方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种步进分析方法包括：产生一十字线光掩模，包括第一及第二边角光掩模，用以遮蔽在晶片表面上的第一四方形区，第三边角光掩模，用以遮蔽在晶片表面上的一第二四方形区，其中第一四方形区大于第二四方形区，以及第四边角光掩模，用以使得第三四方形区曝光，其中第三四方形区小于第二四方形区；以及使用测量装置，根据十字线光掩模上重叠曝光的边角，产生在晶片表面上进行十字线光掩模步进时的多个对准调整值。
Description
本发明涉及一种用以制造半导体集成电路的光刻技术的步进分析方法和系统，特别是涉及一种步进式微影曝光的自动化对准调整方法。
在半导体的制作工艺中，对于微影光刻曝光步骤来说，十字线光掩模(reticle mask)的步进准确度(accuracy of the stepping)是非常重要的。在每一步的步进操作中，极端重要的是步进机能在x和y方向，精确地以一预定的距离移动光掩模。在曝光过程中，小的准确度误差即可能导致产品的报废，特别是在集成电路的元件尺寸减小的情况下。
目前是藉由显微镜的辅助来对步进步骤的准确度进行人工分析，现有的人工分析方法是十分费时的，这是因为对准(alignment)的分析是在执行一测试图案的过程中进行的。同时某些误差，例如转动，可能会因为人为误差而导致错误的分析。
因此本发明的主要目的在于提供一种改进的方法，用以确保步进机的对准能力。
为实现本发明的上述目的，提出一种用以分析十字线光掩模的步进步骤的方法及系统。该系统包括一十字线光掩模，其具有一第一及第二边角光掩模，用以遮蔽晶片表面上第一四方形区，以及一第三边角光掩模，用以遮蔽晶片表面上第二四方形区，其中第一四方形区大于第二四方形区。十字线光掩模还有一第四边角光掩模，用以使得第三四方形区产生曝光，其中第三四形区小于第二四方形区。此系统还包括一测量装置，当根据十字线光致抗蚀剂上重叠曝光的边角在晶片表面上进行十字线光掩模步进操作时，可测量步进步骤的结果，藉以使得产生对准调整值。
根据本发明的其他目的，其中对准调整值包括一x与y值以及一转动值。在第三与第四边角光掩模的重叠结果中，以其中心的差值用以决定对准调整值。
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中：
图1是显示根据本发明所形成的十字线光掩模；
图2是显示图1中的十字线光掩模的步进步骤；
图3A-3D是显示图1中的十字线光掩模的边角光掩模；
图4是显示图3A-3D中的边角光掩模的曝光结果；和
图5与图6是显示一边角光掩模曝光结果的分析图。
请参照图1，其绘示根据本发明的十字线光掩模20的分割情形。此十字线光掩模有一尺寸与晶方图案，例如在石英上的铬膜，藉以形成一特殊电路布局设计所需的光掩模。十字线光掩模20分割成下列部分：一工作区(working area)24，以及一具有边角区(corner area)32的边缘区(borderarea)28，边缘区28的宽度约为100μm。
如图2所示，十字线光掩模20藉由一步进机(stepper)的移动而在晶片表面进行步进动作，每一次曝光时，十字线光掩模20即步进一步进距离(step)distance)36。步进距离36并不等于十字线光掩模20的长度或高度，使得相邻曝光步骤后，十字线光掩模的曝过光的边缘区28得以完美地重叠在一起。步进距离36的大小，基本上为工作区的尺寸加上边缘区28的宽度，步进距离36的数值会随着工作区24及边缘区28的大小而有所变化。实际上，在水平及垂直方向上的步进距离36的大小会随着工作区24的大小而改变。在附图的实施例中，因为工作区24是一正方形，所以步进距离36在水平及垂直方向的大小是相等的。
在十字线光掩模20的诸边角上，使用四种不同的光掩模图案，此四种不同的边角光掩模(corner mask)图案绘示于图3A-3D中。这些边角光掩模图案所产生的曝过光的晶片表面结果，绘示于图4中。如图3A所示，一边角光掩模62罩住全部的或几乎全部的边角区32。在进行曝光后，留下一未曝光的四方形光致抗蚀剂，其具有和边缘区28相同或几乎相同的宽度与高度。
如图3B所示，另一边角光掩模是一四方形光掩模64，其宽度及长度约为50μm。光掩模64曝光的结果是产生一四方形的光致抗蚀剂区，此四方形的光致抗蚀剂区要比光掩模62所产生的光致抗蚀剂区小。如图3C所示，下一个边角光掩模66的罩盖范围及曝光结果都与光掩模62相似。如图3D所示，最后一个边角光掩模70形成一个曝过光的四方形，此四方形的宽度与长度约为25μm。这些边角光掩模中，特别是光掩模64和70，定位在十字线光掩模20的各边角区32的中心位置(也就是说，每一边角光掩模区的中心是共同位于各边角的中心位置)。熟知光致抗蚀剂显影技术的人员可容易地了解，为了产生相同的结果，上述的光掩模可能会有所改变。
当十字线光掩模20进行步进动作时，图3A-3D中的边角光掩模图案互相重叠，而显示出如图4所示的图案。水平及垂直方向的步进距离是根据十字线光掩模20的大小而预先予以设定，藉以使得各重叠的边角的中心在同一个位置上。当四个分享同一边角的十字线光掩模20进行曝光及显影后，其曝光的结果如图4所示，将用以分析决定此步进步骤是否准确。应当注意的是，当步进机完美地对准时，在晶片上所产生的最后图案如图4所示。然而在未对准的情况下，在晶片上所产生的图案中，其所具有的正方形区域将是未对准的。
此外，如果步进机是以由左至右及由上至下的次序对一晶片进行曝光，此时优选的情况是让光掩模图案62位于十字线光掩模20的右下角；让光掩模图案64位于十字线光掩模20的左下角；让光掩模图案66位于十字线光掩模20的右上角；以及让光掩模图案70位于十字线光掩模20的左上角。可以了解的是在十字线光掩模20中，个别边角中的光掩模图案的位置是随步进机的次序而决定。此处主要考虑是，在十字线光掩模20的任一特殊边角区的曝光次序应该是光掩模图案62、光掩模图案64、光掩模图案66及光掩模图案70。
接着设定一测量装置，用以视觉地分析并决定未显影及显影光致抗蚀剂区74及76的中心。此处进行分析所用的测量装置的例子是OSI2200或KLA5200，其操作方法是公知技术，故在此仅简略地提及。这些测量装置的设定方法及在下面所提到的实施步骤，对本领域的技术人员而言是很容易进行的。
如图5所示，由测量装置所产生的游标80和82经过预先设定，而用以在边角区32中的特定区域进行搜寻。游标80和82的位置可以用人工来设定。第一组的四个游标80的优选位置，是位于未显影光致抗蚀剂区74的外侧边缘周围。测量装置根据对游标80的视觉观测，而藉以决定未显影光致抗蚀剂区74的中心。第二组的四个游标82的优选位置，是位于显影光致抗蚀剂区76的边缘周围。测量装置根据对游标82的视觉观测，而藉以决定显影光致抗蚀剂区76的中心。
如图6所示，在已经决定了未显影及显影光致抗蚀剂区74及76的中心后，测量装置将在此二中心之间决定x与y变数。在此二中心之间的x值差值是指出此步进动作的水平运动有一些误差。在此二中心之间的y值差值是指出此步进动作的垂直运动有一些误差。已决定的x和y变数会输出给操作者，其根据这些变数而调整步进机。
在现有的影像分析技术中，许多不同的方法或算法(algorithms)都可用以决定所形成的四方形区的中心。例如，当一曝过光的或未曝过光的区域正在进行观察分析时，即可由存储数据中读取一具有预先决定的中心的四方形区图像。然后，可将此读出的四方形区图像重叠于正在观察的曝过光的或未曝过光的区域上，藉以决定出中心的位置。在另一例中，是测量并分析在图4中的未曝过光的(遮蔽住的)区域，藉以决定出中心的偏离距离(offset)。
应当注意的是既然步进机通常具有高的准确度，因此一般是在当同一个十字线光掩模对许多晶片(约50个)进行过曝光步骤后，才会进行以上所述的步骤。
虽然已结合一优选实施例揭露了本发明，但是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，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求界定。
Claims (7)
1.一种步进分析方法，用以在对一具有光致抗蚀剂覆盖的晶片表面进行曝光时，作为分析一十字线光掩模的步进过程的方法，该步进分析方法包括：
产生一十字线光掩模，包括：
一第一及第二边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第一四方形区，
一第三边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第二四方形区，其中该第一四方形区大于该第二四方形区，以及
一第四边角光掩模，用以使得一第三四方形区曝光，其中该第三四方形区小于该第二四方形区；以及
使用一测量装置，根据该十字线光掩模上重叠曝光的边角，产生在该晶片表面上进行十字线光掩模步进时的多个对准调整值。
2.如权利要求1所述的步进分析方法，其中，这些对准调整值包括该第三及第四边角光掩模重叠后的中心之间的差值。
3.如权利要求2所述的步进分析方法，其中，这些对准调整值是藉由一x与y值以及一转动值决定的。
4.一种十字线光掩模，用以根据该十字线光掩模在一晶片表面的曝光及显影结果，进行步进分析；该十字线光掩模包括：
一第一及第二边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第一四方形区；
一第三边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第二四方形区，其中该第一四方形区大于该第二四方形区；以及
一第四边角光掩模，用以使得一第三四方形区曝光，其中该第三四方形区小于该第二四方形区。
5.一种步进分析系统，用以在对一具有光致抗蚀剂覆盖的晶片表面进行曝光时，分析一十字线光掩模的步进过程；该步进分析系统包括：
一十字线光掩模，包括：
一第一及第二边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第一四方形区；
一第三边角光掩模，用以遮蔽在该晶片表面上的一第二四方形区，其中该第一四方形区大于该第二四方形区，以及
一第四边角光掩模，用以使得一第三四方形区曝光，其中该第三四方形区小于该第二四方形区；以及
一测量装置，根据该十字线光致抗蚀剂上重叠曝光的边角，产生在该晶片表面上进行十字线光掩模步进时的多个对准调整值。
6.如权利要求5所述的步进分析系统，其中，这些对准调整值包括一x与y值以及一转动值。
7.如权利要求6所述的步进分析系统，其中，这些对准调整值由该第三及第四边角光掩模重叠后的中心之间的差值决定。
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| CN 98115221 CN1128464C (zh) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 步进分析方法和系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102569113A (zh) * | 2010-12-09 | 2012-07-11 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 去边宽度检测方法 |
| CN105798990A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-07-27 | 苏州安洁科技股份有限公司 | 一种新型辊刀配合偏位的检测方法 |
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1998
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