TW201539534A - 半導體的製造方法及曝光系統 - Google Patents

半導體的製造方法及曝光系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201539534A
TW201539534A TW103112314A TW103112314A TW201539534A TW 201539534 A TW201539534 A TW 201539534A TW 103112314 A TW103112314 A TW 103112314A TW 103112314 A TW103112314 A TW 103112314A TW 201539534 A TW201539534 A TW 201539534A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
value
factor
monitoring
parameter
alignment
Prior art date
Application number
TW103112314A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI560747B (en
Inventor
Shih-Rung Wu
rui-ming Lai
Original Assignee
Macromix Internat Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Macromix Internat Co Ltd filed Critical Macromix Internat Co Ltd
Priority to TW103112314A priority Critical patent/TWI560747B/zh
Priority to US14/292,220 priority patent/US9448487B2/en
Publication of TW201539534A publication Critical patent/TW201539534A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI560747B publication Critical patent/TWI560747B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

一種半導體的製造方法及曝光系統。此方法包括在基板上形成材料層；於材料層上形成圖案化光阻層，由圖案化光阻層的狀態獲得監控參數組；依據數學關係式對監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數；判斷虛擬參數是否小於基準值；以及當虛擬參數小於基準值時，對材料層進行佈局製程。

Description

半導體的製造方法及曝光系統
本發明是有關於一種製造方法及製程系統，且特別是有關於一種半導體的製造方法及曝光系統。
隨著積體電路積集度的提升，圖案的尺寸也日益縮減，因此製造半導體元件的重點之一為如何將元件中多個層互相對準（align）。也就是說，將每一層精確地對準，以使得形成於其中的電路與佈局圖案相符並能正常地運作。在微影製程中，對準是關鍵的步驟之一，晶圓不但必須在曝光機上對準位置及水平，還需與前步驟所產生的圖案對準。特別是，對準的精確度會影響積體電路的關鍵尺寸、特性、性能以及晶圓的生產良率。因此，必須有效的監控半導體元件中層與層之間的對準行為。
一般而言，監控對準行為的方法主要為在曝光機上設定不同項目的控制值，當晶圓曝光後所測得的實際值偏離曝光機設定的單項控制值時，曝光機便會發出警示並將晶圓退出，此時需要針對發出警示的晶圓進行檢測或重工（rework）。然而，當控制值設定的範圍不適當或經常需要調整，將會造成許多假警示以及不必要的重工，嚴重影響產能並浪費產線資源。因此，如何有效的監控層與層之間的對準行為，並降低曝光機發生假警示的次數，為當前所需研究的課題。
本發明提供一種半導體的製造方法，包括在基板上形成材料層；於材料層上形成圖案化光阻層，由圖案化光阻層的狀態獲得監控參數組；依據數學關係式對監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數；以及當虛擬參數小於基準值時，對材料層進行佈局製程。
在本發明的一實施例中，上述圖案化光阻層的狀態是由上述基板的至少一對準標記與光罩的至少一對準標記的至少一重疊差異量來表示。
在本發明的一實施例中，上述監控參數組包括至少一向量導向因子以及至少一非向量導向因子。上述至少一向量導向因子包括旋轉因子、正交因子以及擴張因子。上述至少一非向量導向因子包括平移因子。
在本發明的一實施例中，上述數學關係式包括： V=｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜.....................................（1） 在式（1）中，V為虛擬參數；T、R、O、E為用以形成該圖案化光阻層之一對準機台在實際作動時的監控參數，T為平移因子之數值；R為旋轉因子之數值；O為正交因子之數值；E為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值；以及上述基準值為： B=k´N.....................................................................（2） 在式（2）中，B為基準值；k為環境常數值；N的定義如下式（3） N=｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜............................（3） 在式（3）中，T’、R’、O’、E’為上述對準機台設定之控制參數之數值，其中T’為平移因子之數值；R’為旋轉因子之數值；O’為正交因子之數值；E’為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值，定義如上。
在本發明的一實施例中，更包括將上述圖案化光阻層的狀態輸出至控制系統，以產生批次報告。上述批次報告中包括上述監控參數組。上述監控參數組包括局部失焦結果的最大值以及最小值、調平誤差結果的最大值以及最小值或對準結果的最大值以及最小值。
在本發明的一實施例中，上述數學關係式包括： 監控參數範圍值=各監控參數的最大值-各監控參數的最小值 其中各上述監控參數範圍值為上述虛擬參數。
在本發明的一實施例中，上述虛擬參數大於上述基準值時，發出一警訊；以及上述佈局製程包括圖案化上述材料層之蝕刻製程或離子佈植製程。
本發明提供一種曝光系統，包括步進機以及監控裝置。其中上述監控裝置與上述步進機連接，儲存進行曝光步驟後的圖案化光阻層的狀態。由上述圖案化光阻層的狀態產生監控參數組，並依據數學關係式對上述監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數。當上述虛擬參數小於基準值時，對位於上述圖案化光阻層下的材料層進行佈局製程。
在本發明的一實施例中，上述監控裝置包括對準監控裝置，裝設於上述步進機中。上述圖案化光阻層的狀態是由上述基板的至少一對準標記與光罩的至少一對準標記的至少一重疊差異量來表示。上述監控參數組包括至少一向量導向因子以及至少一非向量導向因子。上述至少一向量導向因子包括旋轉因子、正交因子以及擴張因子。上述至少一非向量導向因子包括平移因子。以及，上述數學關係式包括： V=｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜.....................................（1） 在式（1）中，V為虛擬參數；T、R、O、E為用以形成上述圖案化光阻層之對準機台在實際作動時的監控參數，T為平移因子之數值；R為旋轉因子之數值；O為正交因子之數值；E為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值；以及上述基準值為： B=k´N.....................................................................（2） 在式（2）中，B基準值；k為環境常數值；N的定義如下式（3） N=｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜............................（3） 在式（3）中，T’、R’、O’、E’為上述對準機台設定之控制參數之數值，其中T’為平移因子之數值；R’為旋轉因子之數值；O’為正交因子之數值；E’為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值，定義如上。
在本發明的一實施例中，上述監控裝置裝設於控制系統中。上述控制系統輸出批次報告。上述批次報告中包括上述監控參數組。上述監控參數組包括局部失焦結果的最大值以及最小值、調平誤差結果的最大值以及最小值或對準結果的最大值以及最小值。上述數學關係式包括： 監控參數範圍值=各監控參數的最大值-各監控參數的最小值 其中各上述監控參數範圍值為上述虛擬參數。
基於上述，本發明提供一種半導體的製造方法及曝光系統，對圖案化光阻層曝光後的監控參數組進行運算以得到虛擬參數，並以虛擬參數對照設定的基準值，對對準精確度進行監控，確保產品品質。本發明的半導體的製造方法可有效地降低曝光機發生假警示的次數，避免不必要的重工，並有效的監控層與層之間的對準行為。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明的第一實施例的一種半導體的製造方法的流程圖。圖2是依照本發明的第一實施例的一種半導體的示意圖。
本發明的半導體的製造方法為利用數學關係式來綜合考量影響晶圓狀態的多個監控參數，以減少發生假警示的次數，避免不必要的重工，以有效地監控晶圓的曝光製程。
本發明的第一實施例的一種半導體的製造方法的流程圖如圖1步驟S102至步驟S112所示。步驟S102，在基板10上形成材料層12。接著，步驟S104，於材料層12上形成圖案化光阻層14，由圖案化光阻層14的狀態獲得監控參數組。之後，步驟S106，依據數學關係式對監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數。然後，步驟S108，判斷虛擬參數是否小於基準值。其後，步驟S110，當虛擬參數小於基準值時，對材料層12進行佈局製程。此外，步驟S112，當虛擬參數大於基準值時，發出警訊。詳細的步驟與說明如以下所述。
請參照圖1以及圖2，步驟S102，提供基板10，基板10可包括半導體材料、絕緣體材料、導體材料或上述材料的任意組合，且基板10包括單層結構或多層結構。此外，也可使用絕緣體上矽（silicon on insulator，SOI）基底。在本發明的一實施例中，基板10例如是半導體材料，且基板10包括材料層12。材料層12包括任何合適的絕緣體、導體或半導體材料，例如氧化矽、多晶矽材料等，但不限於此。形成材料層12的方法例如是化學氣相沈積法或旋轉塗佈法等。
接著，步驟S104，於材料層12上形成圖案化光阻層14，由圖案化光阻層14的狀態獲得監控參數組。其中，於材料層12上形成圖案化光阻層14的方法例如是在材料層12上先形成光阻層（未繪示），再對光阻層進行曝光與顯影製程，以形成圖案化光阻層14。在半導體製程中，曝光步驟包括對準、照光以及圖案轉移等步驟。對準步驟是將基板10的至少一對準標記與光罩（未繪示）的至少一對準標記對準。
在進行對準時，會藉由設定對準機台的控制參數，以使基板10的至少一對準標記與光罩的至少一對準標記盡可能地對準。對準機台的控制參數包括非向量導向因子以及向量導向因子。非向量導向因子例如是平移因子T’。向量導向因子例如是旋轉因子R’、正交因子O’以及擴張因子E’。一般而言，當對準機台的控制參數控制不當時，光罩的對準標記與基板的對準標記沒有對準的狀況如圖3A至圖3E所示。
圖3A是繪示平移因子對於圖案化光阻層的圖案所產生之影響的示意圖。圖3B是繪示旋轉因子對於圖案化光阻層的圖案所產生之影響的示意圖。圖3C是繪示正交因子對於圖案化光阻層的圖案所產生之影響的示意圖。圖3D是繪示一種擴張因子對於圖案化光阻層的圖案所產生之影響的示意圖。圖3E是繪示另一種擴張因子對於圖案化光阻層的圖案所產生之影響的示意圖。在圖3A至圖3E中，虛線圖案代表預定的圖案；實線圖案代表基板上之圖案化光阻層的圖案。
請參照圖3A，當光罩與晶圓在進行對準步驟時，若對準機台的平移因子T’控制不當，基板的對準標記與光罩的對準標記沒有對準，光罩與晶圓之間產生整體偏移，即，光罩與基板兩者對準標記的原點未重合而產生位移，則圖案化光阻層與預定的圖案之間會產生位移。
請參照圖3B，當光罩與晶圓在進行對準步驟時，若對準機台的旋轉因子R’控制不當，雖然基板的對準標記與光罩的對準標記兩者的原點可以重合，但光罩與晶圓之間產生旋轉，造成角度上的偏移，即順時鐘方向或逆時鐘方向的旋轉。圖3B所示即為產生逆時鐘方向的偏移。
請參照圖3C，當光罩與晶圓在進行對準步驟時，若對準機台的正交因子O’控制不當，雖然基板的對準標記與光罩的對準標記兩者的原點可以重合，但光罩的平面的法線與晶圓的平面不是正交，即光罩的平面與晶圓的平面不是平行。這可能是因為晶圓的基座保持水平，而光罩非水平。另一種可能是光罩保持水平，而放置晶圓的基座非水平。
請參照圖3D與3E，當光罩與晶圓在進行對準步驟時，若對準機台的擴張因子E’控制不當，雖然基板的對準標記與光罩的對準標記兩者的原點可以重合，但在同一個維度的兩個方向上產生不同方向的位移。更詳細地說，請參照圖3D所示，基板的對準標記與光罩的對準標記兩者的原點重合，但於+X的方向上的晶圓圖案產生+X的位移，而於-X方向上的晶圓圖案卻產生-X的位移。請參照圖3E所示，基板的對準標記與光罩的對準標記兩者的原點重合，但在於+Y的方向上的晶圓圖案產生+Y的位移，而於-Y方向上的晶圓圖案卻產生-Y的位移。
雖然在進行對準時，會藉由設定對準機台的參數，以使基板的至少一對準標記與光罩的至少一對準標記盡可能地對準。然而，在實際進行對準步驟之後，依據基板的對準標記與光罩的對準標記的重疊差異量可顯示實際對準的結果，在此稱之為晶圓的狀態。在本發明的一實施例中，晶圓的狀態例如是圖案化光阻層的狀態。
圖4A是繪示基板的對準標記相對於光罩的對準標記產生位移差異的示意圖。圖4B是繪示基板的對準標記相對於光罩的對準標記產生旋轉差異的示意圖。
在本發明的一實施例中，如圖4A所示，重疊差異量例如是基板的對準標記的中心點（x1,y1）相對於光罩的對準標記的中心點（x2,y2）產生X方向或Y方向的位移差異量W1（例如是x2-x1）。在本發明的另一實施例中，如圖4B所示，重疊差異量例如是在基板的對準標記的中心點（x1,y1）與光罩的對準標記的中心點（x2,y2）重合的情況下，產生順時鐘方向或逆時鐘方向的旋轉差異量W2。在另一個實施例中，重疊差異量包括旋轉差異量以及位移差異量。
於對準步驟之後，依據基板10的對準標記相對於光罩的對準標記的重疊差異量（圖案化光阻層14的狀態）可得到對準機台在實際作動時的監控參數組。在本發明的一實施例中，監控參數組包括一組影響重疊對準的因子，例如是至少一非向量導向因子以及至少一向量導向因子。非向量導向因子例如是平移因子T。向量導向因子包括旋轉因子R、正交因子O以及擴張因子E。
接著，請參照圖1，步驟S106，依據數學關係式對對準機台在實際作動時的監控參數組（平移因子T、旋轉因子R、正交因子O以及擴張因子E）進行運算，以獲得虛擬參數V。在本發明的一實施例中，數學關係式如下式（1）： V=｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜.....................................（1） 在式（1）中，T、R、O、E為對準機台在實際作動時的監控參數之數值。T是平移因子之數值；R是旋轉因子之數值；O是正交因子之數值；E是擴張因子之數值。在式（1）中，C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值，可依照不同的作業環境而有不同的數值，例如是在不同的實驗室進行曝光步驟，會產生不同的環境常數值C1 、C2 、C3 以及C4 。在本發明的一實施例中，環境常數值C1 、C2 、C3 以及C4 可以是分別由不同實驗室將以往的曝光資料或經驗值輸入資料庫，並利用統計分析的方法所得到用於各實驗室的環境常數值。環境常數值C1 、C2 、C3 以及C4 可分別用來對平移因子T、旋轉因子R、正交因子O以及擴張因子E進行加權。利用式（1）對監控參數組進行運算後，可獲得虛擬參數V。
然後，請參照圖1，步驟S108，判斷虛擬參數V是否小於基準值B。基準值B之定義如下式（2）： B=k´N.....................................................................（2） 在式（2）中，N的定義如下式（3） N=｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜ ..........................（3） 其中T’、R’、O’、E’為對準機台設定之控制參數之數值。T’是平移因子之數值；R’是旋轉因子之數值；O’是正交因子之數值；E’是擴張因子之數，如上述式（1）的環境常數值C1 、C2 、C3 以及C4 ，可分別由不同實驗室將以往的曝光資料或經驗值輸入資料庫，並利用統計分析的方法以得到適合各實驗室的環境常數值k。環境常數值k對N進行加權即可得到基準值B。
請參照圖1的步驟S110，當運算後的虛擬參數V小於基準值B時（即V＜B），亦即 ｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜＜k｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜ 對材料層12進行佈局製程。佈局製程包括對材料層12進行圖案化製程（例如是蝕刻製程）或離子佈植製程。
請參照圖1的步驟S112，當運算後的虛擬參數V大於基準值B時（即V＞B），亦即 ｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜＞k｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜ 才發出警訊。發出警訊之後，後續的製程可以例如是將晶圓退出對準機台，或進一步對晶圓做檢測或重工，以重新進行曝光步驟。後續的製程於此不再加以贅述。
綜合上述，晶圓於曝光之後，依據數學關係式（1）對監控參數之數值進行運算，以獲得虛擬參數V，並依據數學關係式（2）以及（3）對對準機台之控制參數的數值進行運算，以獲得基準值B，再將虛擬參數V與基準值B做比較，當運算後的虛擬參數V小於基準值B時對材料層進行佈局製程；當運算後的虛擬參數V大於基準值B時才發出警訊。也就是說，本發明的半導體的製造方法綜合考量多個影響重疊對準的因子（平移因子、旋轉因子、正交因子以及擴張因子），因此，可以有效地監控層與層之間的對準行為，降低曝光機因單一因子發生假警示的次數，避免不必要的重工。
圖5是依照本發明的第二實施例的一種半導體的製造方法的流程圖。
本發明的第二實施例的一種半導體的製造方法的流程圖如圖5步驟S202至步驟S214所示。步驟S202，在基板上形成材料層。接著，步驟S204，於材料層上形成圖案化光阻層。然後，步驟S206，將圖案化光阻層的狀態輸出至控制系統，以產生批次報告，其中批次報告包括監控參數組。之後，步驟S208，依據數學關係式對監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數。然後，步驟210，判斷虛擬參數是否小於基準值。其後，步驟S212，當虛擬參數小於基準值時，對材料層12進行佈局製程。此外，步驟S214，當虛擬參數大於基準值時，發出警訊。詳細的步驟與說明如以下所述，其中步驟S202至步驟S204所形成之半導體結構可參考圖2的示意圖。
請參照圖5，步驟S202，在基板20上形材料層22。基板20以及材料層22的材料與形成方法如上所述，於此不再加以贅述。接著，步驟S204，於材料層22上形成圖案化光阻層24。其中，於材料層22上形成圖案化光阻層24的方法例如是在材料層22上先形成光阻層（未繪示），之後再對光阻層進行曝光與顯影製程，以形成圖案化光阻層24。在半導體製程中，曝光步驟包括對準步驟、照光步驟以及圖案轉移步驟，本發明可用於例如是曝光步驟中的對準步驟與照光步驟。
接著，請參照步驟S206，在進行曝光步驟的期間或進行曝光步驟之後，將圖案化光阻層24的狀態輸出至控制系統，以產生批次報告，其中批次報告中包括監控參數組。舉例而言，控制系統可監控晶圓在曝光機的作動狀況（或稱為圖案化光阻層24的狀態），並將作動狀況（或稱為圖案化光阻層24的狀態）輸出至批次報告。批次報告可用來監控晶圓的曝光品質。在一實施例中，批次報告中的圖案化光阻層24的狀態可以監控參數組來表示。監控參數組包括重疊狀況（對準結果）、對焦狀況（局部失焦結果）或轉移狀況（調平誤差結果）或其組合。
之後，請參照圖5，步驟S208，依據數學關係式對監控參數組進行運算，以取得虛擬參數。監控參數組包括各監控參數的最大值與最小值。所述的數學關係式為各監控參數的最大值與最小值之差值，所獲得之差值（或稱為各個監控參數範圍值）即為各個虛擬參數。換言之，監控參數組可以是對準結果的偏差量的最大值與最小值；虛擬參數為對準結果的偏差量的最大值與最小值之差值（範圍值）。監控參數組亦可以是局部失焦結果的偏差量的最大值與最小值；虛擬參數為局部失焦結果的偏差量的最大值與最小值之差值（範圍值）。監控參數組亦可以是調平誤差結果的偏差量的最大值與最小值；虛擬參數為調平誤差結果的偏差量的最大值與最小值之差值（範圍值）。以下以對準結果的偏差量的最大值與最小值做為監控參數組的實施例來詳細說明。
圖6A為對準結果的偏差量的最大值與時間的關係圖。圖6B為對準結果的偏差量的最小值與時間的關係圖。圖6C為對準結果的偏差量的範圍值與時間的關係圖。
請參照圖6A至圖6C，在以對準結果的偏差量的最大值與最小值做為監控參數組的實施例中，對準結果的偏差量的最大值（如圖6A所示）與對準結果的偏差量的最小值（如圖6B所示），其兩者的差值（如圖6C所示）可做為一虛擬參數。由圖6C的結果顯示，對準結果的偏差量的最大值與對準結果的偏差量的最小值的差值（範圍值）大部分落在一個區間之內，此區間定義為基準值。
其後，請參照圖5，步驟S210，判斷虛擬參數是否小於基準值。步驟S212，當運算後的虛擬參數（即監控參數範圍值）小於基準值時，對材料層22進行佈局製程。佈局製程包括對材料層22進行圖案化製程（例如是蝕刻製程）或離子佈植製程。此外，步驟S214，當虛擬參數（即監控參數範圍值）大於基準值時，則發出警訊。如此一來，可以排除機台的狀況或環境的因素等，而有效地發現實質上發生異常的點。以圖6C為例，在進行對準步驟的第125秒，虛擬參數（即監控參數範圍值）大於基準值，可判定在此時發生異常，控制系統可以發出警訊，藉此以有效的監控晶圓層與層之間的對準行為。
圖7A為繪示本發明實施例之一種曝光系統。圖7B為繪示本發明實施例之另一種曝光系統。
請參照圖7A，本發明之曝光系統600包括步進機602以及監控裝置604。監控裝置604可與步進機602連接，可儲存進行曝光步驟（對準步驟）後的圖案化光阻層的狀態。在一實施例中，監控裝置604包括對準監控裝置，對準監控裝置裝設於步進機602中。依據對準後的圖案化光阻層的狀態，可取得實際進行對準步驟後的監控參數組。在一實施例中，圖案化光阻層的狀態例如是由基板的至少一對準標記與光罩的至少一對準標記的至少一重疊差異量來表示；監控參數組包括至少一影響重疊對準的因子，例如是至少一非向量導向因子以及至少一向量導向因子。向量導向因子以及非向量導向因子如上所述。非向量導向因子包括平移因子；向量導向因子包括旋轉因子、正交因子以及擴張因子。關於重疊差異量、平移因子、旋轉因子、正交因子以及擴張因子如上所述，於此不再贅述。監控裝置604可依據數學關係式對監控參數組進行運算，以獲得虛擬參數。在一實施例中，數學關係式及其定義如式（1）所述，基準值如式（2）所述。當虛擬參數大於基準值時，發出警訊。
圖7B為繪示本發明實施例之另一種曝光系統。
本發明之曝光系統610包括步進機612以及監控裝置614。監控裝置614可與步進機612連接，並儲存進行曝光步驟後的圖案化光阻層的狀態。在一實施例中，監控裝置614裝設於步進機612之外，例如是監控裝置614裝設於控制系統616之中。
控制系統616可輸出批次報告。批次報告依據進行曝光步驟時的圖案化光阻層的狀態，可取得實際進行曝光步驟後的監控參數組。舉例而言，控制系統可控制用於晶圓曝光的曝光機的作動狀況（或稱為圖案化光阻層的狀態），並將作動狀況（圖案化光阻層的狀態）輸出至批次報告中。批次報告可監控晶圓的曝光品質。批次報告中的圖案化光阻層的狀態可以監控參數組來表示。監控參數組包括重疊狀況（對準結果）、對焦狀況（局部失焦結果）或轉移狀況（調平誤差結果）或其組合。並且批次報告中包含依據數學關係式對監控參數組進行運算取得虛擬參數。當虛擬參數大於基準值時，控制系統616可發出警訊。監控參數組包括各監控參數的最大值與最小值。所述的數學關係式為各監控參數的最大值與最小值之差值，所獲得之差值（或稱為各個監控參數範圍值）即為各個虛擬參數。
綜合上述，本發明提供的曝光系統具有監控裝置，監控裝置可依據數學關係式對監控參數組進行運算，並由得到的虛擬參數與製程所需的基準值做比較，以確保產品品質。也就是說，本發明的曝光系統可綜合考量監控參數組，降低曝光機因單一因子發生假警示的次數，避免不必要的重工，以有效地監控晶圓之層與層之間的對準行為。
圖8是繪示晶圓退出次數的趨勢圖。圖9是繪示晶圓退出機率的趨勢圖。
請參照圖8，圖的橫軸代表時間，以每週表示；縱軸代表步進機退出的晶圓批數。W06至W09為未使用本發明之監控方法的結果。W10至W33為使用本發明之監控方法的結果。
依據圖8的結果顯示：在W06至W09期間，步進機每天退出的晶圓約為15批；而在W10至W33期間，步進機每天退出的晶圓片約為5批。由圖8的結果可明顯看出，使用本發明之監控方法之後，可以大幅降低步進機退出的晶圓片數。並且依據其他的資料顯示沒有被退出的晶圓大部分均可通過後續的電性測試。
請參照圖9，圖的橫軸代表時間；縱軸代表步進機中晶圓退出的機率。W06至W09為未使用本發明之監控方法的結果。W10至W33為使用本發明之監控方法的結果。依據圖9的結果顯示，使用本發明之監控方法之後，步進機中晶圓退出的機率從約0.09%降低至0.035%，確實可大幅降低步進機中晶圓退出的機率。
綜上所述，本發明提供一種半導體的製造方法與曝光系統，綜合考量多個影響曝光的因子，因此，可以有效地降低曝光機因單一因子發生假警示的次數，避免不必要的重工，並有效的監控晶圓的曝光行為。特別的是，本發明可以有效的監控層與層之間的對準行為，並且可大幅降低步進機退出的晶圓片數以及晶圓退出的機率，以進一步提升產能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、20‧‧‧基板
12、22‧‧‧材料層
14、24‧‧‧圖案化光阻層
600、610‧‧‧曝光系統
602、612‧‧‧步進機
604、614‧‧‧監控裝置
616‧‧‧控制系統
S102~S112、S202~S214‧‧‧步驟
W1‧‧‧位移差異量
W2‧‧‧旋轉差異量
X、Y‧‧‧方向
圖1是依照本發明的第一實施例的一種半導體的製造方法的流程圖。 圖2是依照本發明的第一實施例的一種半導體的示意圖。 圖3A是繪示習知平移因子對於晶圓曝光後的圖案與預定的圖案所產生之差異的示意圖。 圖3B是繪示習知旋轉因子對於晶圓曝光後的圖案與預定的圖案所產生之差異的示意圖。 圖3C是繪示習知正交因子對於晶圓曝光後的圖案與預定的圖案所產生之差異的示意圖。 圖3D是繪示習知一種擴張因子對於晶圓曝光後的圖案與預定的圖案所產生之差異的示意圖。 圖3E是繪示習知另一種擴張因子對於晶圓曝光後的圖案與預定的圖案所產生之差異的示意圖。 圖4A是繪示基板的對準標記相對於光罩的對準標記產生位移差異的示意圖。 圖4B是繪示基板的對準標記相對於光罩的對準標記產生旋轉差異的示意圖。 圖5是依照本發明的第二實施例的一種半導體的製造方法的流程圖。 圖6A為對準結果的偏差量的最大值與時間的關係圖。 圖6B為對準結果的偏差量的最小值與時間的關係圖。 圖6C為對準結果的偏差量的範圍值與時間的關係圖。 圖7A是繪示本發明實施例之一種曝光系統。 圖7B是繪示本發明實施例之另一種曝光系統。 圖8是繪示晶圓退出次數的趨勢圖。 圖9是繪示晶圓退出機率的趨勢圖。
S102~S112‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種半導體的製造方法： 在一基板上形成一材料層； 於該材料層上形成一圖案化光阻層，由該圖案化光阻層的狀態獲得一監控參數組； 依據一數學關係式對該監控參數組進行運算，以獲得一虛擬參數；以及 當該虛擬參數小於一基準值時，對該材料層進行一佈局製程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體的製造方法，其中該圖案化光阻層的狀態是由該基板的至少一對準標記與一光罩的至少一對準標記的至少一重疊差異量來表示。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的半導體的製造方法，其中該監控參數組包括至少一向量導向因子以及至少一非向量導向因子，且該至少一向量導向因子包括旋轉因子、正交因子以及擴張因子；該至少一非向量導向因子包括平移因子。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的半導體的製造方法，其中該數學關係式為： V=｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜.....................................（1） 在式（1）中，V為虛擬參數；T、R、O、E為用以形成該圖案化光阻層之一對準機台在實際作動時的監控參數，T為平移因子之數值；R為旋轉因子之數值；O為正交因子之數值；E為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值；以及 該基準值為： B=k´N.....................................................................（2） 在式（2）中，B為基準值；k為環境常數值；N的定義如下式（3） N=｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜............................（3） 在式（3）中，T’、R’、O’、E’為該對準機台設定之控制參數之數值，其中T’為平移因子之數值；R’為旋轉因子之數值；O’為正交因子之數值；E’為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值，定義如上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體的製造方法，更包括將該圖案化光阻層的狀態輸出至一控制系統，以產生一批次報告，該批次報告中包括該監控參數組，該監控參數組包括局部失焦結果的最大值以及最小值、調平誤差結果的最大值以及最小值或對準結果的最大值以及最小值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的半導體的製造方法，其中該數學關係式包括： 監控參數範圍值=各該監控參數的最大值-各該監控參數的最小值 其中各該監控參數範圍值為該虛擬參數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體的製造方法，其中當該虛擬參數大於該基準值時，發出一警訊；以及 該佈局製程包括圖案化該材料層之蝕刻製程或離子佈植製程。
  8. 一種曝光系統，包括： 一步進機；以及 一監控裝置，與該步進機連接，儲存進行一曝光步驟後的一圖案化光阻層的狀態，由該圖案化光阻層的狀態產生一監控參數組，並依據一數學關係式對該監控參數組進行運算，以獲得一虛擬參數，且當該虛擬參數小於一基準值時，對位於該圖案化光阻層下的一材料層進行一佈局製程。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的曝光系統，其中該監控裝置包括一對準監控裝置，裝設於該步進機中，該圖案化光阻層的狀態是由該基板的至少一對準標記與一光罩的至少一對準標記的至少一重疊差異量來表示，該監控參數組包括至少一向量導向因子以及至少一非向量導向因子，且該至少一向量導向因子包括旋轉因子、正交因子以及擴張因子；該至少一非向量導向因子包括平移因子；以及 該數學關係式包括： V=｜C1 ´T+C2 ´R+C3 ´O+C4 ´E｜.....................................（1） 在式（1）中，V為虛擬參數；T、R、O、E為用以形成該圖案化光阻層之一對準機台在實際作動時的監控參數，T為平移因子之數值；R為旋轉因子之數值；O為正交因子之數值；E為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值；以及 該基準值為： B=k´N.....................................................................（2） 在式（2）中，B為基準值；k為環境常數值；N的定義如下式（3） N=｜C1 ´T’+C2 ´R’+C3 ´O’+C4 ´E’｜............................（3） 在式（3）中，T’、R’、O’、E’為該對準機台設定之控制參數之數值，其中T’為平移因子之數值；R’為旋轉因子之數值；O’為正交因子之數值；E’為擴張因子之數值；C1 、C2 、C3 以及C4 為環境常數值，定義如上。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的曝光系統，其中該監控裝置裝設於一控制系統中，該控制系統輸出一批次報告，該批次報告中包括該監控參數組，該監控參數組包括局部失焦結果的最大值以及最小值、調平誤差結果的最大值以及最小值或對準結果的最大值以及最小值，且 該數學關係式包括： 監控參數範圍值=各該監控參數的最大值-各該監控參數的最小值 其中各該監控參數範圍值為該虛擬參數。
TW103112314A 2014-04-02 2014-04-02 Method of manufacturing semiconductor and exposure system TWI560747B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103112314A TWI560747B (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of manufacturing semiconductor and exposure system
US14/292,220 US9448487B2 (en) 2014-04-02 2014-05-30 Method of manufacturing semiconductor and exposure system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103112314A TWI560747B (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of manufacturing semiconductor and exposure system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201539534A true TW201539534A (zh) 2015-10-16
TWI560747B TWI560747B (en) 2016-12-01

Family

ID=54210386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103112314A TWI560747B (en) 2014-04-02 2014-04-02 Method of manufacturing semiconductor and exposure system

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9448487B2 (zh)
TW (1) TWI560747B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170016681A (ko) * 2015-08-04 2017-02-14 에스케이하이닉스 주식회사 레지스트레이션 제어된 포토마스크의 결함 검출 방법
EP3396458A1 (en) * 2017-04-28 2018-10-31 ASML Netherlands B.V. Method and apparatus for optimization of lithographic process

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081712A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Mitsubishi Electric Corp アライメント補正方法、半導体装置の製造方法、アライメント補正装置および半導体装置
JP4022374B2 (ja) * 2001-01-26 2007-12-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体デバイスの製造方法およびそのシステム
JP2003031477A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法およびシステム
US7349752B1 (en) * 2004-02-06 2008-03-25 Integrated Device Technology, Inc. Dynamically coupled metrology and lithography
US7333173B2 (en) * 2004-04-06 2008-02-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to simplify twin stage scanner OVL machine matching
EP1744217B1 (en) * 2005-07-12 2012-03-14 ASML Netherlands B.V. Method of selecting a grid model for correcting grid deformations in a lithographic apparatus and lithographic assembly using the same
US8175831B2 (en) * 2007-04-23 2012-05-08 Kla-Tencor Corp. Methods and systems for creating or performing a dynamic sampling scheme for a process during which measurements are performed on wafers
DE102008035814B4 (de) * 2008-07-31 2011-06-01 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren und System zum Reduzieren der Überlagerungsfehler in der Halbleitermassenproduktion unter Anwendung eines Mischanlagenszenarios
US9052709B2 (en) * 2010-07-30 2015-06-09 Kla-Tencor Corporation Method and system for providing process tool correctables
NL2008317A (en) * 2011-03-24 2012-09-25 Asml Netherlands Bv Substrate and patterning device for use in metrology, metrology method and device manufacturing method.
US20120244461A1 (en) * 2011-03-25 2012-09-27 Toshiba America Electronic Components, Inc. Overlay control method and a semiconductor manufacturing method and apparatus employing the same
TWI465862B (zh) * 2012-02-10 2014-12-21 Macronix Int Co Ltd 光罩及其圖案配置方法與曝光方法
JP6133980B2 (ja) * 2012-07-05 2017-05-24 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィのためのメトロロジ
US9158209B2 (en) * 2012-10-19 2015-10-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of overlay prediction
US8889434B2 (en) * 2012-12-17 2014-11-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Scanner overlay correction system and method
US9442392B2 (en) * 2012-12-17 2016-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Scanner overlay correction system and method
JP6381197B2 (ja) * 2013-10-31 2018-08-29 キヤノン株式会社 計測装置、計測方法、リソグラフィ装置、及び物品製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150287622A1 (en) 2015-10-08
US9448487B2 (en) 2016-09-20
TWI560747B (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9594309B2 (en) Method and apparatus to characterize photolithography lens quality
US7673278B2 (en) Enhanced process yield using a hot-spot library
US8024676B2 (en) Multi-pitch scatterometry targets
CN108140588B (zh) 用于半导体设备的匹配腔室性能的方法
KR101504504B1 (ko) 툴 및 프로세스 효과들을 분리하기 위한 기판 매트릭스
US9007571B2 (en) Measurement method of overlay mark
US7234128B2 (en) Method for improving the critical dimension uniformity of patterned features on wafers
TWI552245B (zh) 結合晶圓實體測量結果與數位模擬資料以改善半導體元件之製程的方法
CN101312120B (zh) 半导体集成电路装置的制造方法
CN115309005A (zh) 用于优化光刻工艺的方法和装置
CN112882346B (zh) 套刻补偿的方法及其系统
JP2011066323A (ja) 露光処理の補正方法
TW201539534A (zh) 半導體的製造方法及曝光系統
JP2009080349A (ja) 寸法変換差予測方法、フォトマスクの製造方法、電子部品の製造方法、および寸法変換差予測プログラム
US9785046B2 (en) Pattern verifying method
KR101328611B1 (ko) 반도체 메모리 디바이스 제조를 위한 패턴 매칭 방법
CN116520646A (zh) 改善套刻精度的方法
JP2002353104A (ja) 半導体デバイスの露光方法、その露光システム及びそのプログラム
CN111819673A (zh) 用于临界尺寸测量的所关注区域及所关注图案产生
Leang et al. A novel in-line automated metrology for photolithography
US8741511B1 (en) Determination of lithography tool process condition
JP2009086293A (ja) 形状予測方法、フォトマスクの製造方法、電子部品の製造方法、および形状予測プログラム
JP2007027573A (ja) 露光装置および露光方法ならびにこれらの露光装置または露光方法を用いたデバイス製造方法
JP2010103438A (ja) パターニング方法、露光システム、プログラム及びデバイス製造方法
CN112334835A (zh) 确定描述设备的操作的参数之间的显著关系