TW201730681A - 微影製程的誤差分析方法及微影系統 - Google Patents

微影製程的誤差分析方法及微影系統 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種微影製程的誤差分析方法，藉由分析一半導體基材於曝光前對準後得到的對準誤差值，並利用該對準誤差值與曝光顯影後得到的疊對誤差值進行數學運算，即可分析該半導體基材的對位誤差程度及光罩或透鏡於曝光過程中因受熱造成的熱誤差程度並可進行誤差補償。此外，本發明還提供一種使用該誤差分析方法的微影系統。

Description

微影製程的誤差分析方法及微影系統
本發明是有關於一種半導體製程誤差分析方法，及一種半導體設備，特別是指一種用於微影製程的誤差分析方法及利用該誤差分析方法的微影系統。
半導體製程主要是利用在晶圓上反覆定義而形成複雜且數量龐大的半導體元件。以DRAM製程為例，至少須要經過30道的圖案定義，才能得到所需的IC電路結構設計。而在如此高度積層化的製程過程中，若其中一積層的定位偏移時，則後續各積層可能也會受到影響逐漸偏移。因此，為了確保各個製程產生的積層圖案均能精確對位，於製程過程中會在每一層積層圖案上加入多個對位記號，以檢查各層間的疊對誤差，並可用以監控曝光機台的對準能力。
然而，造成對位誤差的原因除了機台本身的對準精度之外，不同的製程過程，如CMP、蝕刻、沉積，或是重力因素造成的積層表面起伏，或是晶圓變形等因素之外，在曝光過程中，光罩(Reticle Mask)或透鏡(Lens)因為長時間受到雷射光源的照射，也會有受熱膨脹的問題，導致光罩上用來定義對準的記號會變形偏移，或是轉移的圖案失真的問題。前述都會導致對準偏移，而降低積層間的疊對準確性。
因此，如何監測分析製程的誤差並控制製程的精密度及穩定性，準確的控制層與層間的疊對(overlay)，以確保最終製得之半導體元件的良率與生產效能，則是半導體製程管理中相對重要的因素。
因此，本發明之目的，即在提供一種用於微影製程的誤差分析方法。
於是，本發明該誤差分析方法，包含一第一誤差值取得步驟、一第一誤差補償步驟，及一微影步驟。
該第一誤差值取得步驟是提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值。
該第一誤差補償步驟是利用該等對準誤差值進行數學運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數，並將該內場對準誤差補償參數回饋至該對準模組，對該對準模組的曝光對準參數進行預先補償校正。
該微影步驟是利用經該第一誤差補償步驟補償校正後的曝光對準參數進行曝光，於該半導體基材上形成與該等定位記號相對應之對位記號。
此外，本發明之另一個目的，在於提供一種微影系統，該微影系統用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程。
於是，本發明該微影系統，包含：一對準模組、一定位單元，及一補償單元。
該對準模組可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光。
該定位單元用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值或對準誤差殘餘值。
該補償單元藉由該等對準誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數，並藉由該內場對準誤差補償參數輸出一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數。
又，本發明之另一目的，即在提供一種用於微影製程的誤差分析方法。
於是，本發明該誤差分析方法，包含一誤差值取得步驟，及一比對步驟。
該誤差值取得步驟是提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值，並利用該等對準誤差值進行內場(intra-field)補償參數運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數。
該比對步驟是將該等定位記號的對準誤差值、對準誤差殘餘值，及內場對準誤差補償參數的其中任一，與一預設值進行比對，當比對異常則輸出警示訊號，或者一異常定位記號分布圖。
又，本發明的再一目的，即在提供一種微影系統，該微影系統用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程。
於是，本發明該微影系統，包含：一對準模組、一定位單元，及一比對輸出單元。
該對準模組可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光。
該定位單元用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值或對準誤差殘餘值，並藉由該等對準誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數。
該比對輸出單元是將自該定位單元接收之對準誤差值、對準誤差殘餘值，及內場對準誤差補償參數的其中至少任一，與一預設值進行比對，並可於比對異常時輸出一警示訊號或者一異常定位記號分布圖。
再者，本發明的又一目的，在於提供一種用於微影製程的誤差分析方法。
於是，本發明該微影製程的誤差分析方法包含一第一誤差值取得步驟、一微影步驟、一第二誤差值取得步驟，及一第二誤差補償步驟。
該第一誤差值取得步驟是提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值。
該微影步驟是對該半導體基材進行曝光，於該半導體基材上形成與該等定位記號相對應之對位記號。
該第二誤差值取得步驟是取得該等對位記號的疊對誤差值。
該第二誤差補償步驟是將該等疊對誤差值與相對應的該等對準誤差值經由一數學運算，得到一內場疊對誤差補償修正參數，並藉由該內場疊對誤差補償修正參數，作為該對準模組對該光罩之補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數校正，或者後續其它半導體基材曝光的內場(Intra-Field)補償的補償參數校正或是回饋補償系統的內場(Intra-Field)補償參數。
此外，本發明的又一目的，即在提供一種微影系統，該微影系統用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程。
於是，本發明該微影系統包含一對準模組、一定位單元，及一補償單元。
該對準模組可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光。
該定位單元用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值與經該微影製程後形成於該半導體基材，與該等定位記號相對應之對位記號的疊對誤差值。
該補償單元藉由該等對準誤差值與疊對誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數，並藉由該內場對準誤差補償參數輸出一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數,作為後須基材的對準內場(Intra-Field)補償參數或是回饋補償系統的內場(Intra-Field)補償參數。
本發明之功效：藉由分析一半導體基材於曝光前對準後得到的對準誤差值或是對準誤差殘餘值，再藉由將對準誤差值與曝光後得到疊對誤差值進行數學運算，即可用於分析對準誤差程度，並得到用於補償光罩或透鏡於曝光過程中因受熱造成的熱膨脹誤差的補償參數。
參閱圖1，圖1是一般微影製程中，用於曝光的對準機台(曝光機台，如步進機(stepper)或掃描機(scanner))與光罩的相對結構位置，該對準機台具有一雷射光源11及一光學系統12，該光學系統12是利用一系列的光學鏡片組合，藉以讓該雷射光源的光進行聚焦並經由一投影透鏡121，而將一光罩13的圖案轉移到一半導體基材100。
然而，在曝光過程中，因為該光罩13及該光學系統12(主要是投影透鏡(projection lens)121)會長時間受(雷射)光源的照射，因此，會吸收雷射光的熱能發熱，造成熱膨脹變形，而因為此受熱造成的形變會導致對準偏移，而降低積層間的重疊準確度。
因此，本發明微影製程的誤差分析方法主要是用於前述該微影製程的曝光過程中，因該光罩13或該光學系統12的透鏡(投影透鏡121)受熱變形的誤差分析，並可進一步藉由誤差分析的結果進行對準誤差補償，以提昇積層疊對(overlay)的準確度。
本發明微影製程的誤差分析補償方法的一第一實施例是用於對一半導體基材，於曝光過程中之誤差分析補償。其中，該曝光過程可以是單一次曝光(shot)，或單一次光罩圖案(field)，且是用於內場(intra-field)誤差分析補償。
參閱圖2，該第一實施例包含一第一誤差值取得步驟21、一第一誤差補償步驟22，及一微影步驟23。其中，該第一實施例是利用一微影系統執行，茲將該微影系統說明如下。
該微影系統包含一對準模組、一定位單元、一補償單元，及一比對輸出單元。
該對準模組可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光。其中，該半導體基材為具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料。
詳細的說，該對準模組即是一般用來進行曝光製程的步進機(stepper)或掃描機(scanner)，包含一曝光單元及一光學透鏡單元。該對準模組可用於將該光罩與該半導體基材進行對準，並利用該曝光單元及光學透鏡單元的配合，經由該光罩對該半導體基材進行曝光，而將該光罩的圖案轉移至該半導體基材的感光性材料。
該定位單元可取得並儲存該半導體基材的至少兩個位形成於同一次光罩曝光的該等定位記號，及該等定位記號的對準誤差值、對準誤差殘餘值、對準誤差向量值，或是對準誤差殘餘向量值，以及經該微影製程後形成於該半導體基材，與該等定位記號相對應之對位記號，及該等對位記號的疊對誤差殘餘值，此外，該定位單元還可經由該等定位記號的對準誤差值計算得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數，以及由該等對位記號的疊對誤差值計算而得到一內場疊對誤差補償修正參數。該內場疊對誤差補償修正參數可用以做後續之半導體基材(晶圓)對準，或者修正回饋(feedback)補償系統內場參數；或可直接修正該半導體基材之預設曝光之疊對誤差補償參數，可以得到一預先補償(Feedforward) 內場疊對誤差補償修正參數。
要說明的是該定位單元可以是半導體定址或定位設備，例如步進機(stepper)或是掃描機(scanner)，或是一外接的量測定位元件，而該等定位記號及對位記號相關資料的儲存可儲存在前述該步進機(stepper)或是掃描機(scanner)所具有的儲存元件或是儲存在一外接的儲存元件。
該補償單元可藉由接收自該定位單元的內場數值(intra field term)，並藉由該內場數值輸出一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償校正參數。該補償單元可以是該對準單元的內部程式，或是一外接於該對準單元的計算機台，且前述該內場(intra-field)對準誤差補償參數或內場疊對誤差補償修正參數也可以是由該補償單元計算而得。
該比對輸出單元可將自該定位單元輸出的一內場數值(intra-field terms)與相對應的一預設值進行比對，當比對的結果不位於誤差容許範圍則輸出一警示信號，或是一異常定位記號分佈圖。
具體的說，該比對輸出單元可將該等對準誤差值、對準誤差殘餘值，或該內場對準誤差補償參數與一製程誤差容許值進行比對；或是將該對準誤差補償參數、對準誤差向量值，或是對準誤差殘餘向量值與一預設值進行比對，當比對結果超過一誤差容許範圍，該比對輸出單元可進一步對超出該誤差容許範圍的對準區域發出一警示信號，或是輸出該半導體基材的異常定位記號分佈圖。類似地，該比對輸出單元也可以是該對準單元的內部程式，或是一外接於該對準單元的計算機台。
本發明該第一實施例是用於在利用該對準模組對該半導體基材進行曝光時的誤差分析及補償。茲將該第一實施例的各個步驟說明如下。
該第一誤差值取得步驟21，是將該半導體基材置入前述的該對準模組。其中，該半導體基材可以是晶圓、液晶面板、顯示器等不同用途的基材，本實施例中該半導體基材是以晶圓為例作說明。該半導體基材具有多個彼此間隔設置的定位記號，及一覆蓋該等定位記號的感光材料層。要說明的是，該等定位記號可以是原始即存在該半導體基材表面的對位符號，或是經由一後製程形成於該半導體基材的其中一積層表面的對位符號。且該感光材料層可以是直接覆蓋該等定位記號，或是該感光材料層與該等定位記號之間還可再有一層半導體材料(例如：矽)、金屬或介電材料等構成的覆蓋層，並無特別限定。
該第一誤差值取得步驟21是利用該定位單元透過該感光材料層取得至少兩個位於一次光罩曝光範圍的該些定位記號的對準誤差值。
詳細的說，該等對準誤差值可以是利用該定位單元(如掃描機) 透過該感光材料層直接取得該等定位記號的實質位置，而得到任相鄰的兩個定位記號的實際間距值，再將該實際間距值與相對應的一預設間距值進行差值及比值的至少其中一種運算而得到；或者是將經由量測而得的實際間距值做對準補值最佳化，得到一間距模擬值或間距計算值後，再將該間距模擬值或間距計算值與相對應的一預設間距值進行差值及比值的至少其中一種運算而得。前述的計算方法為技術領域所知悉，因此不再多加贅述。
該第一誤差補償步驟22是藉由該補償單元(或定位單元)，將該第一誤差值取得步驟21取得的該等對準誤差值進行內場(intra-field)補償參數運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數，並將該內場對準誤差補償參數回饋至該對準模組，對該對準模組的曝光對準參數進行預先補償(feed forward)校正。此外，前述計算得到的該內場(intra-field)對準誤差補償參數也可進一步作為該對準模組對後續(另一個)半導體基材對準的曝光對準參數的回饋補償(feed back)校正(APC feedback control)。由於該對準誤差補償參數的計算方式為本技術領域者所知悉，因此不再多加贅述。
然後，進行該微影步驟23，利用經過該第一誤差補償步驟22補償校正後的該對準模組對該半導體基材進行對準及曝光，於顯影後將該光罩的圖案轉移至該半導體基材並於該半導體基材上形成多個與該等定位記號相對應的對位記號。
因為習知用於該對準模組的對準曝光參數是利用前次曝光後的數據計算而來，而本發明該第一誤差補償步驟22則是利用當次欲曝光的該半導體基材的對準誤差進行補償參數運算的結果，因此，藉由該第一誤差補償步驟22計算而得的該內場對準誤差補償參數對該對準模組原本的對準曝光參數進補償校正，可提昇後續該微影步驟23的對準精度。
參閱圖3，值得一提的是，本發明該第一實施例還可包含一第一比對步驟24。該第一比對步驟24可以是實施在該第一誤差值取得步驟21與該第一誤差補償步驟22之間，或是該第一誤差補償步驟22之後。圖3是以該第一比對步驟24實施在該第一誤差值取得步驟21與該第一誤差補償步驟22之間為例做說明。
該第一比對步驟24主要是利用該比對輸出單元將該等對準誤差值、對準誤差殘餘值，及由該等對準誤差值計算而得的內場對準誤差補償參數，與一預設值(該預設值可為製程容許誤差值或規格資料值)進行比對，以得到該半導體基材於當次曝光前的對準誤差的品質程度，並可利用該對準誤差的比對結果作為該半導體基材的當次曝光對準參數的補償參考，或是作為下次曝光(即對另一半導體基材)的對準補償校正。
此外，該第一比對步驟24也可進一步藉此比對結果，將形成於該半導體基材的該等定位記號進行定位品質檢測、刪選後，再將定位品質佳的定位記號的位置分佈取樣提供做為後續該微影步驟24的對準；或者也可直接刪除品質差的定位記號資料，不列入該第一誤差補償步驟22的對準誤差補償計算，或作為後續該等疊對誤差殘餘值的修正計算依據，而可再提昇後續該微影步驟24的對準及疊對的精確度，並更適用於後續的量產標準。
再要說明的是，當該第一比對步驟24的比對結果超出一誤差容許範圍，則可再進一步輸出一警示信號，以對該半導體基材超出誤差容許範圍的定位記號所在區域進行標示或警示。
參閱圖4，本發明微影製程的誤差分析補償方法的一第二實施例是包含步驟21~27，其中該步驟21~24與該第一實施例相同，不同處在於該第二實施例還進一步包含一第二誤差值取得步驟25、一第二誤差補償步驟26，及一第二比對步驟27。故於此僅說明該第二誤差值取得步驟25、第二誤差補償步驟26，及該第二比對步驟27。
該第二誤差值取得步驟25是取得經過該微影步驟24後形成於該半導體基材上的該等對位記號的疊對誤差值、疊對誤差殘餘值，以及經由該等疊對誤差值或該等疊對誤差殘餘值計算而得的補償參數。
接著，進行該第二誤差補償步驟26，利用該第二誤差值取得步驟25取得的該等疊對誤差值與相對應的該等對準誤差值經由數學運算，而得到一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的內場(intra-field)疊對誤差補償修正參數。並將該內場疊對誤差補償修正參數回饋至該對準模組，作為後續(下一批半導體基材，或下一次曝光)的曝光對準參數的依據。此外，經由該第一誤差值補償步驟22取得之該內場(intra-field)對準誤差補償參數也可進一步回饋至該第二誤差補償步驟26，以作為該對準模組對後續(另一個)半導體基材對準的曝光對準參數的回饋補償(feed back)校正(APC feedback control)。
參閱圖5，一般在曝光過程，是將該半導體基材預先覆蓋一層感光材料或光阻，置入該對準機台後，於曝光前先進行半導體基材與光罩的對準校正，並於曝光、顯影後，再進行該半導體基材的疊對誤差量測，並利用該疊對誤差經由疊對補償計算得到一疊對誤差殘餘值對準補償校正參數，以將該對準補償校正參數回饋至該對準機台，作為後續(下一次)曝光之對準補償參數參考。
然而，曝光前的對準誤差值或是對準誤差殘餘值是該半導體基材於曝光前的誤差參數，不受光罩或透鏡等因為曝光製程造成的熱變形誤差影響；而疊對誤差殘餘值是結合了半導體基材於曝光前(也就是對準誤差值或是對準誤差殘餘值)及曝光後(包含光罩及透鏡於曝光過程的熱膨脹誤差)的整體誤差，所以會造成內場參數(intra-filed parameter)在對準(alignment)誤差值與疊對(overlay)誤差值的表現不一致。因此，僅藉由疊對誤差殘餘值的量測結果，並無法得知曝光過程中光罩及/或透鏡的熱膨脹誤差，也無法較準確的對光罩及/或透鏡的熱膨脹誤差進行補償。
故，本發明藉由將取自內場(intra-field)的對準誤差值與相對應的疊對誤差值進行數學運算。由於該等對準誤差值計算得到的內場(intra-field)誤差參數是該半導體基材於曝光前的內場(intra-field)誤差參數，與光罩或透鏡等因為曝光製程造成的誤差並不相關，故利用將相對應的疊對誤差值與對準誤差值進行比對運算，得以真正計算出曝光過程的熱效應對對準誤差的影響程度(包含光罩及透鏡於曝光過程的熱膨脹誤差)；此外，還可藉以修正並得到更準確的用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數。
也就是說，配合參閱圖6，圖6表示該半導體基材的曝光區域，以及該半導體基材其中部分曝光區域之定位記號X及所形成之對位記號Y的示意圖。其中，該半導體基材上的箭頭表示該對準機台於該半導體基材的曝光掃描方向，X(X1、X2)表示定位記號，Y(Y1、Y2)表示對位記號，定位記號X會先存在於該半導體基材，而對位記號Y則是經過微影製程後才形成，a：內場定位記號(alignment of intra-field)、b：內場疊對誤差(overlay of intra-field)、c：跨場定位記號(alignment of inter-field)，d：跨場疊對誤差(overlay of inter-field)。
理論上，當沒有產生光罩及透鏡單元的熱膨脹誤差時，經曝光顯影後形成的對位記號Y1、Y2應是如圖6中(a)所示，而隨著曝光次時間增加，光罩及透鏡單元會因吸熱產生熱膨脹，因此，當經過多次曝光後，會因為產生光罩及透鏡單元的熱膨脹誤差，所以，實際形成的對位記號Y1、Y2會如圖6中(b)所標示，產生變形或位移。而因為本發明取得的對準誤差值(alignment of intra-field)及疊對誤差值(overlay of intra-field)為取其內場(intra-field)誤差分量做數學計算，因此，可將內場疊對誤差 (overlay of intra-field)分量與內場對準誤差 (alignment of intra-field)分量的和值或差值視為主要是由該光罩及該透鏡單元所導致的熱膨脹誤差。
該第二比對步驟27則是利用該比對單元將該等對位記號的疊對誤差值、疊對誤差殘餘值，或疊對補償參數與一預設值進行比對，當比對的結果超過一誤差容許範圍，則輸出一警示信號，或是一異常定位記號分佈圖，較佳地，該預設值選自對準誤差值、對準誤差殘餘值、內場對準誤差補償參數、內場(intra-field)製程容許誤差值，及規格資料值的其中至少一種。
參閱圖7，要再說明的是，前述該第二實施例的實施步驟也可以是於執行該第一誤差值取得步驟21後，接著即進行該微影步驟24，之後再進行該第二誤差值取得步驟25，及該第二誤差補償步驟26。此方式為利用該第二誤差補償步驟26分析並補償該半導體基材於曝光過程中該光罩或該透鏡單元於曝光過程中因受熱造成的熱膨脹誤差，以作為該對準模組對後續(另一個)半導體基材對準的曝光對準參數的回饋補償(feed back)校正並將該內場疊對誤差補償修正參數回饋至該對準模組，作為後續(下一批半導體基材，或下一次曝光)的曝光對準參數的依據。
此外，參閱圖8、9要說明的是，本發明微影製程的誤差分析補償方法的該第一、二實施例也可分別再進一步包含一執行於該微影步驟24之後的模擬分析步驟28，利用該模擬分析步驟28可模擬分析該等對位記號其中部分的疊對誤差值。圖8、9是以該第二實施例為例作說明，該模擬分析步驟28是先取得該半導體基材至少兩個位於一次光罩曝光範圍的部分的定位記號，定義一條由原始無誤差的定位記號所得的假想線L0，圖9中空心圓點表示實際量得之該等定位記號的對準內場誤差值或者是內場誤差殘餘值，深灰階圓點表示經由每一次曝光(單次曝光或單次光罩圖案範圍曝光或單片晶圓曝光)後所產生與該等定位記號至少部分相對應的該等對位記號的疊對內場誤差值或者是內場誤差殘餘值，因此，可藉由相對應的該等定位記號及對位記號的差值回推模擬計算，而得到該半導體基材上等對位記號的其它未做疊對量測的對位記號預估的內場疊對誤差值或者是內場誤差殘餘值)(以淺灰階圓點表示)。藉由此方法可以不須要全部量測該等對位記號或所有半導體基材(晶圓)才可得到所有對位記號的疊對誤差，而可以模擬計算方式即得到該等對位記號或所有半導體基材(晶圓)之對位記號的疊對誤差。
參閱圖10，本發明微影製程的誤差分析方法一第三實施例是包含一誤差值取得步驟31，及一比對步驟32。
該誤差值取得步驟31與該第一實施例22的該第一誤差值取得步驟21雷同，不同處在於該誤差值取得步驟31還進一步利用該等對準誤差值進行內場(intra-field)補償參數運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數。
該比對步驟32則是將自該誤差值取得步驟31取得的該等對準誤差值、對準誤差殘餘值，及內場對準誤差補償參數的其中任一，與一預設值進行比對，當比對異常則輸出警示訊號或者異常定位記號分布圖。該比對步驟32的詳細執行方式則與該第一實施例的該第一比對步驟24大致相同，因此不再多加說明。
本發明該第三實施例是作為該半導體基材於曝光前的對準誤差程度分析。也就是說該第三實施例相當於該第一實施例的第一誤差值取得步驟21及該第一比對步驟24，利用該第三實施例所得到的比對結果可作為後續之半導體基材的對準參考。而若要進一步進行當次分析之半導體基材的微影製程，則僅需要再進一步實施該第一實施例或第二實施例的其它步驟即可，故不再多加說明。
綜上所述，本發明藉由分析半導體基材於曝光前、後得到的對準誤差值或是對準誤差殘餘值與疊對誤差殘餘值，並藉由將該對準誤差值與疊對誤差值進行數學運算，而可分析曝光過程中，光罩及透鏡於曝光過程的熱膨脹誤差，而利用該對準誤差值與疊對誤差值得到的該內場(intra-field)疊對誤差補償修正參數也可較準確的回饋因為該等影響所造成的誤差；此外，進一步利用曝光前的對準誤差值所得到的對準誤差補償參數可作為當次曝光或後續(另一片基材)曝光的曝光對準參數的補償校正及依據；而利用曝光後的疊對誤差值計算而得的內場疊對誤差補償修正參數則可進一步回饋至該對準模組，以作為後續(下一批半導體基材，或下一次)曝光的曝光對準參數的補償校正及依據，以提昇積層疊對(overlay)的準確度，因此，確實可達到本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧雷射光源
25‧‧‧第二誤差值取得步驟
12‧‧‧光學系統
26‧‧‧第二誤差補償步驟
121‧‧‧投影透鏡
27‧‧‧第二比對步驟
13‧‧‧光罩
28‧‧‧模擬分析步驟
100‧‧‧半導體基材
31‧‧‧誤差值取得步驟
21‧‧‧第一誤差值取得步驟
32‧‧‧比對步驟
22‧‧‧第一誤差補償步驟
X、X1、X2‧‧‧定位記號
23‧‧‧微影步驟
Y、Y1、Y2‧‧‧對位記號
24‧‧‧第一比對步驟
L0‧‧‧假想線
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是說明習知用於曝光的對準機台與光罩及半導體基材的相對位置示意圖； 圖2是本發明該第一實施例的文字流程圖； 圖3是該第一實施例還包含一第一比對的文字流程圖； 圖4是本發明該第二實施例的文字流程圖； 圖5是說明一般微影製程的誤差量測邏輯示意圖； 圖6是輔助說明本發明該第二實施例的誤差量測示意圖； 圖7是本發明該第二實施例的另一實施步驟流程圖； 圖8是說明該第一實施例還包含一模擬分析步驟的文字流程圖； 圖9輔助說明該模擬分析步驟； 圖10是本發明該第三實施例的文字流程圖。
21‧‧‧第一誤差值取得步驟
22‧‧‧第一補償步驟
23‧‧‧微影步驟

Claims (18)

  1. 一種微影製程的誤差分析方法，包含： 一第一誤差值取得步驟，提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值； 一第一誤差補償步驟，利用該等對準誤差值進行數學運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數，並將該內場對準誤差補償參數回饋至該對準模組，對該對準模組的曝光對準參數進行預先補償校正；及 一微影步驟，是利用經該第一誤差補償步驟補償校正後的曝光對準參數進行曝光，於該半導體基材上形成與該等定位記號相對應之對位記號。
  2. 如請求項第1項所述微影製程的誤差分析方法，還包含：一第一比對步驟，將該等定位記號的對準誤差值、對準誤差殘餘值，或該內場對準誤差補償參數的其中任一，與一製程誤差容許值進行比對，當比對的結果超過一誤差容許範圍，則輸出一警示信號，或是一異常定位記號分佈圖。
  3. 如請求項第1項所述微影製程的誤差分析方法，還包含:一第二誤差值取得步驟，及一第二誤差補償步驟，該第二誤差值取得步驟是取得該等對位記號的疊對誤差值，該第二誤差補償步驟是將該等疊對誤差值與相對應的該等對準誤差值經由一數學運算，得到一內場疊對誤差補償修正參數，並藉由該內場疊對誤差補償修正參數，作為該對準模組對後續曝光之該光罩之補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數校正。
  4. 如請求項第3項所述微影製程的誤差分析方法，還包含:一第二比對步驟，將該等對位記號的疊對誤差值、疊對誤差殘餘值，或疊對補償參數與一預設值進行比對，當比對的結果超過一誤差容許範圍，則輸出一警示信號，或是一異常定位記號分佈圖。
  5. 如請求項第4項所述微影製程的誤差分析方法，其中，該預設值選自對準誤差值、對準誤差殘餘值、內場對準誤差補償參數、內場(intra-field)製程容許誤差值，及規格資料值的其中至少一種。
  6. 如請求項第1項所述微影製程的誤差分析方法，還包含:一模擬分析步驟，利用將該半導體基材的該等定位記號的內場對準誤差值與部分的該等定位記號相對應的對位記號的內場疊對誤差值，模擬計算該等對位記號之其他部份的內場疊對誤差值。
  7. 一種微影系統，用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程，包含： 一對準模組，可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光； 一定位單元，用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值或對準誤差殘餘值；及 一補償單元，藉由該等對準誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數，並藉由該內場對準誤差補償參數輸出一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數。
  8. 如請求項第7項所述的微影系統，其中，該定位單元還可進一步取得經該微影製程後形成於該半導體基材，與該等定位記號相對應之對位記號的疊對誤差值，該補償單元可進一步將該等疊對誤差值與對應的該對準誤差值經由一數學運算，得到一內場疊對誤差補償修正參數。
  9. 如請求項第8項所述的微影系統，其中，該補償單元還進一步藉由該內場疊對誤差補償修正參數輸出一用於該對準模組對後續曝光之該光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數。
  10. 如請求項第7項所述的微影系統，還包含:一比對輸出單元，可將自該定位單元輸出的一內場數值(intra-field terms)與相對應的一預設值進行比對，當比對的結果不位於誤差容許範圍則輸出一警示信號，或是一異常定位記號分佈圖。
  11. 如請求項第10項所述的微影系統，其中，該預設值選自對準誤差值、對準誤差殘餘值、內場對準誤差補償參數、製程容許誤差值，及規格資料值的其中至少一種。
  12. 一種微影製程的誤差分析方法，包含： 一誤差值取得步驟，提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值，並利用該等對準誤差值進行內場(intra-field)補償參數運算，得到一內場(intra-field)對準誤差補償參數；及 一比對步驟，將該等對準誤差值、對準誤差殘餘值，及內場對準誤差補償參數的其中任一，與一預設值進行比對，當比對異常則輸出警示訊號或者異常定位記號分布圖。
  13. 如請求項第13項所述微影製程的誤差分析方法，其中，該比對步驟還進一步將比對異常的定位記號誤差值之資料刪除，不作為後續的對準計算參考。
  14. 如請求項第13項所述微影製程的誤差分析方法，其中，該比對步驟還進一步將比對異常的定位記號從對位取樣資料刪除，不作為後續曝光對準的對位參考。
  15. 一種微影系統，用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程，包含： 一對準模組，可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光； 一定位單元，用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值、對準誤差殘餘值，並藉由該等對準誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數；及 一比對輸出單元，將自該定位單元接收之對準誤差值、對準誤差殘餘值，及內場對準誤差補償參數的其中至少任一，與一預設值進行比對，並可於比對異常時輸出一警示訊號或者一異常定位記號分布圖。
  16. 如請求項第16項所述的微影系統，還包含:一補償單元，藉由該內場對準誤差補償參數，輸出一用於該對準模組對後續曝光之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數。
  17. 一種微影製程的誤差分析方法，包含： 一第一誤差值取得步驟，提供一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材，將該半導體 基材置入一對準模組中，並透過該感光性材料取得至少兩個形成於同一次光罩曝光的該等定位記號的對準誤差值； 一微影步驟，對該半導體基材進行曝光，於該半導體基材上形成與該等定位記號相對應之對位記號；       一第二誤差值取得步驟，取得該等對位記號的疊對誤差值；及 一第二誤差補償步驟，將該等疊對誤差值與相對應的該等對準誤差值經由一數學運算，得到一內場疊對誤差補償修正參數，並藉由該內場疊對誤差補償修正參數，作為該對準模組對該光罩之補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數校正，或者後續其它半導體基材曝光的內場(Intra-Field)補償的補償參數校正或是回饋補償系統的內場(Intra-Field)補償參數。
  18. 一種微影系統，用於對一具有多個定位記號及一覆蓋該等定位記號的感光性材料的半導體基材進行微影製程，包含： 一對準模組，可將一光罩與該半導體基材進行對準，並對該感光性材料進行曝光； 一定位單元，用以取得至少兩個形成於同一次光罩曝光之該等定位記號的對準誤差值與經該微影製程後形成於該半導體基材，與該等定位記號相對應之對位記號的疊對誤差值；及 一補償單元，藉由該等對準誤差值與疊對誤差值計算得到一內場(Intra-Field)對準誤差補償參數，並藉由該內場對準誤差補償參數輸出一用於該對準模組之光罩補償校正或內場(Intra-Field)補償的補償參數,作為後須基材的對準內場(Intra-Field)補償參數或是回饋補償系統的內場(Intra-Field)補償參數。
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