TW201923826A - 光學掃描器、在曝光設備內執行的方法及存儲程序的非暫態電腦可讀取媒體 - Google Patents

光學掃描器、在曝光設備內執行的方法及存儲程序的非暫態電腦可讀取媒體 Download PDF

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Abstract

在曝光設備內所執行的方法中，依據在曝光區域內的曝光圖像和晶片面積佈局來設置聚焦控制有效區域和聚焦控制排除區域。在晶圓上量測調焦調平數據。藉由曝光光源對晶圓上的光阻層進行曝光。當曝光區域的多個晶片面積的一晶片面積位於晶圓的有效區域內時，晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當多個晶片面積的一部分或全部晶片面積位於晶圓的有效區域的周圍之上或之外時，晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，可以藉由在聚焦控制有效區域量測的調焦調平數據來控制調焦調平。

Description

曝光方法及曝光設備
本揭露係關於一種在裝置(例如，集成電路(integrated circuit))製造中製作光阻圖案的圖案化方法和設備。特別係關於微影製程和微影設備，例如掃描器(scanner)和步進器(stepper)。
隨著半導體工業引進了具有更高效能及更大功能性的新一代積體電路(IC)，IC元件的形成密度增加，而IC組件或元件之間的尺寸及間隔減小，繼而引發各種問題。隨著組件變得越來越小且圖案化技術變得更加精確，在曝光操作期間更要求精確的聚焦和/或平整控制。
15‧‧‧光源
20‧‧‧反射鏡
25‧‧‧聚光透鏡
30‧‧‧光罩
32‧‧‧光罩台
34‧‧‧光罩台驅動裝置
35‧‧‧投射透鏡系統
40‧‧‧晶圓
45‧‧‧晶圓台
50‧‧‧調焦調平量測及控制系統
55‧‧‧晶圓對準量測系統
60‧‧‧控制器
65‧‧‧儲存裝置
100‧‧‧曝光設備
210‧‧‧自動對焦控制系統
220‧‧‧調平量測系統
222‧‧‧光源
224‧‧‧多狹縫單元
226‧‧‧第一光學系統
228‧‧‧第二光學系統
300‧‧‧曝光區域
310‧‧‧第一區
320‧‧‧第二區
330‧‧‧第三區
340‧‧‧第四區
350‧‧‧量測光束
400‧‧‧晶圓
410‧‧‧聚焦控制有效區域
415‧‧‧邊界
417‧‧‧第一無效調焦調平數據
419‧‧‧第二無效調焦調平數據
420‧‧‧聚焦控制排除區域
501‧‧‧曝光區域
502‧‧‧曝光區域
511‧‧‧晶片面積
512‧‧‧晶片面積
521‧‧‧曝光區域
522‧‧‧曝光區域
523‧‧‧曝光區域
531‧‧‧有效的晶片面積
533‧‧‧晶片面積
535‧‧‧晶片面積
541‧‧‧曝光區域
542‧‧‧曝光區域
543‧‧‧曝光區域
551‧‧‧有效的晶片面積
553‧‧‧失效晶片面積
555‧‧‧晶片面積
610‧‧‧聚焦控制有效區域
615‧‧‧邊界
617‧‧‧邊界
620‧‧‧聚焦控制排除區域
S701、S702、S703、S704、S705、S706、S707‧‧‧步驟
X、Y、Z‧‧‧方向
當結合隨附圖式進行閱讀時，本揭露發明實施例之詳細描述將能被充分地理解。應注意，根據業界標準實務，各特徵並非按比例繪製且僅用於圖示目的。事實上，出於論述清晰之目的，可任意增加或減小各特徵之尺寸。在說明書及圖式中以相同的標號表示相似的特徵。
第1圖繪示了與本揭露實施方式有關之曝光設備的示意圖。
第2圖繪示了與本揭露實施方式有關之調焦調平量測系統的示意圖。
第3A、3B及3C圖繪示了與本揭露實施方式有關之量測和控制調焦調平的概念。
第4圖繪示了與本揭露實施方式有關之量測和控制調焦調平的概念。
第5A及5B圖繪示了與本揭露實施方式有關之量測和控制調焦調平的概念。
第6A及6B圖繪示了與本揭露實施方式有關之量測和控制調焦調平的概念。
第7圖繪示了根據本揭露實施方式之曝光操作的流程圖。
第8A及8B圖繪示了與本揭露實施方式有關的各種曝光圖像。
第9A、9B、9C、9D、9E、9F及9G圖繪示了與本揭露實施方式有關的各種晶片面積佈局。
第10A及10B圖繪示了與本揭露實施方式有關的散焦風險晶片面積。
應理解，以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實施本揭示之不同特徵。下文描述組件及排列之 特定實施例或實例以簡化本揭示。當然，此等實例僅為示例性且並不欲為限制性。舉例而言，元件之尺寸並不受限於所揭示之範圍或值，但可取決於製程條件及/或裝置之所欲特性。此外，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間插入形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不處於直接接觸的實施例。為了簡明性及清晰性，可以不同尺度任意繪製各特徵。
另外，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語(諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者)來描述諸圖中所圖示之一元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含使用或操作中裝置之不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向上)且因此可同樣解讀本文所使用之空間相對性描述詞。另外，術語「由……製成」可意謂「包含」或「由……組成」中任一者。
在步進掃描曝光系統中，藉由一次掃描(例如，有效曝光區域或曝光場)將光罩上的圖案投影至晶圓上的區域是有限的，且依據晶圓上的曝光圖像，藉由驅動晶圓台依序地移動晶圓來重複曝光掃描。在這樣的曝光系統中，需要高度精確的聚焦控制。
第1圖繪示了與本揭露實施方式有關的示例性曝光設備。曝光設備100為投影光學曝光設備，舉例來說， 係用於製造半導體裝置(semiconductor device)或平板顯示器(flat panel display)中之微影製程的光學掃描器(optical scanner)或光學步進器(optical stepper)。此外，曝光設備100可以是局部液浸曝光設備(local liquid immersion exposure apparatus)，其在光學系統的下表面與晶圓表面之間的空間中充滿液體的狀態下進行曝光。
曝光設備100除了其他特徵之外還包含光源15(例如，KrF準分子雷射系統(KrF excimer laser system)或ArF準分子雷射系統)、一或多個反射鏡20、聚光透鏡25、承載光遮罩(光罩)30的光罩台32、晶圓台45、投射透鏡系統35、晶圓對準量測系統55、調焦調平量測及控制系統50以及控制器60。控制器60包含一或多個處理電路(processing circuits)(例如，CPU或微處理器(microprocessor))以及一或多個存儲裝置(儲存器)65(例如，硬碟驅動裝置(hard disk drive)或快閃式記憶體(flash memory))。控制器60係藉由處理電路執行存儲在儲存裝置65中的一或多個控制程序，且控制器60依據控制程序(control program)來控制曝光設備100的操作。
如第1圖所示，Z方向與投射透鏡系統35的光軸平行，Y方向是光罩30和晶圓40相對掃描的方向，且X方向是與Z方向和Y方向正交的方向。
當曝光設備100為光學掃描器時，由光源15發出的照明光(曝光的光)照射狹縫狀照明區域(slit-shaped illumination area)，其中狹縫狀照明區域係為將標線片擋 光板(reticle blind)設置在光罩30上方。光罩30係保持在光罩台32上，其中形成在光罩30上的電路圖案為透明或不透明的圖案。光罩台32可以在XY平面內精確地驅動，也可以藉由光罩台驅動裝置34在預定的掃描方向(Y方向)上移動。投射透鏡系統35將穿透光罩30的照明光投影到放置在晶圓台45上的晶圓40上。藉由同步驅動光罩台32和晶圓台45，其係為相對地沿著掃描方向(+Y方向)移動光罩台32且沿著相反掃描方向(-Y方向)移動晶圓台45，其中晶圓台45上放置要被曝光的晶圓40。藉由此掃描動作，在晶圓上的曝光區域內掃描一段照明光(illumination light)，以在塗覆於晶圓40上的光阻層上或內形成光罩圖案影像。
第2圖繪示了曝光系統100的調焦調平量測及控制系統50的示例性配置。
調焦調平量測及控制系統50包含自動對焦控制系統(autofocus control system)210以及調平量測系統(leveling measuring system)220。在本揭露之一些實施方式中，聚焦量測(focus measurement)測量晶圓表面的高度，且調平量測(leveling measurement)測量曝光區域的傾斜度(tilt)。此外，調焦調平控制/量測方式(focus-leveling control/measurement means)控制或測量焦距(高度)以及水平度(傾斜度)兩者。
調平量測系統220包含用於發光的光源222(例如，寬頻光(broadband light))、一多狹縫單元(multi slit unit)224、一第一光學系統226以及一第二光學系統(光接 收部分)228。第二光學系統228進行輸入光點(input light spots)的光電轉換(photoelectric conversion)並輸出關於二維光強度(two-dimensional light intensity)的訊息。
自動對焦控制系統210從第二光學系統228接收關於二維光強度的訊息。藉由使用二維光強度的訊息，自動對焦控制系統會計算曝光面積(光阻層)表面的高度和曝光面積的傾斜度，然後計算晶圓台45之受控變數(controlled variable)的方向、晶圓台45之Z方向的調整量和/或晶圓台45的方向和傾斜調整量。在曝光(掃描)期間，晶圓台45相對應地被控制。為了確定曝光區域表面的平面，至少需要3個量測點(光點)。在一些實施方式中，量測6至12個點以確定曝光區域的傾斜度。
在曝光操作中，在晶圓台45上裝載晶圓40，晶圓40例如為半導體晶圓或用於平板顯示器的玻璃板。除非晶圓40沒有底層圖案(underlying pattern)，否則晶圓對準量測系統55係藉由使用雷射光束(laser beam)檢測由底層圖案形成的對準圖案。舉例來說，晶圓40具有多個沿X方向和Y方向排列如矩陣(matrix)的曝光區域，且每個曝光區域包含一或多個與半導體晶片(semiconductor chip)對應的區域。在一些實施方式中，對準圖案包含一用於X方向的對準圖案以及一用於Y方向的對準圖案，且對準圖案排列在晶片之間的劃線道(scribe lane)中。依據對準量測的結果，晶圓40(晶圓台45)移動到投射透鏡35下方的預定位置，且利用雷射光曝光晶圓40中的第一曝光區。接著，移動晶圓 40，使得下一個曝光區被曝光。重複這種移動和曝光直到晶圓40中所有的曝光區都被曝光。在曝光前和曝光期間，焦距值(平台高)和調平值(平台的傾斜角)都被控制。然後，卸載已曝完光的晶圓40且裝載下一個要曝光的晶圓。
在一些實施方式中，在曝光之前進行調焦調平量測。第3A至3C圖繪示了與本揭露實施方式有關的調焦調平量測操作。為便於解釋，假設一個曝光區域300被區分成四個曝光子區域。在第3A至3C圖中，沿著Y方向進行掃描。當第一區310被曝光(掃描)時，藉由測量光束(measurement light beams)350進行第二區320的調平量測。然後，藉由第二區320的調平量測結果並使用調焦調平控制來進行第二區320的曝光。當曝光(掃描)第二區320時，進行第三區330的調平量測。然後，藉由第三區330的調平量測結果並使用調焦調平控制來進行第三區330的曝光。當曝光(掃描)第三區330時，進行第四區340的調平量測。在實際的曝光系統中，掃描係以連續的方式進行且調焦調平量測也是連續地或動態地進行。
在第3A至3C圖中，量測光束350(例如，9個光束)全部位於X方向的曝光區域。然而，當X方向上的曝光區域較小時，量測光束350中的一或多個並未被使用。
在其他實施方式中，對整個晶圓進行調焦調平量測，並將量測結果存儲在存儲器中。在曝光給定的曝光區域中，從存儲器中讀取已預先量測完的調焦調平數據，並且用調焦調平控制對給定的曝光區域進行曝光(掃描)。
當曝光區域充分地落在晶圓內部時，曝光區域會被曝光光線曝光，同時藉由已量測的調焦調平數據精確地控制焦距和水平度。然而，對於位於晶圓外圍附近的曝光區域，曝光區域的一部份位於「聚焦控制排除區域(focus control exclusion region)」，且因為有一部份的調焦調平數據沒有使用，所以位於聚焦控制排除區域中的曝光區域可能會在沒有精確控制焦距和水平度的情況下曝光。在這種情形下，沒有精確地控制焦距和水平度的曝光區域會受到散焦風險(defocus risk)的影響，且與此區域對應的半導體晶片將變成「壞」晶片。
第4圖繪示了聚焦控制有效區域和聚焦控制排除區域的概念。在第4圖中，位於聚焦控制有效區域410與聚焦控制排除區域420之間的邊界415具有一圓形外型，此圓形外型的中心係與晶圓400的中心重合。如第3A至3C圖和第4圖所示，調焦調平量測係利用多個光束330(舉例來說，沿X方向排列的9個光束(點))，作為一個群組測量光束。雖然第4圖繪示出沿著Y方向的不連續光束，但是可藉由相對於晶圓400之移動的晶圓台來掃描調焦調平量測光束330。
當整個群組量測光束330(沿X方向的9個光束)在聚焦控制有效區域410內產生有效的調焦調平數據時，藉由使用有效的調焦調平數據來進行調焦調平控制。相反地，在一些實施方式中，當此群組量測光束330的一部分位於聚焦控制有效區域410的外部時(例如，在聚焦控制排除區域 420中)，與聚焦控制排除區域420對應的調焦調平量測數據則變成無效的調焦調平數據417和419。在其他實施方式中，不進行用於聚焦控制排除區域420的調焦調平量測或不儲存用於聚焦控制排除區域420的量測數據。在一些實施方式中，當此群組量測光束的一部分位於聚焦控制排除區域420中時，在此群組中所有的調焦調平量測數據就會變成無效的調焦調平量測數據。在調焦調平控制中不使用無效的調焦調平量測數據，否則可能會產生散焦的問題。如第4圖所示，無效的調焦調平數據包含第一無效調焦調平數據417及第二無效調焦調平數據419。第一無效調焦調平數據417係用於晶圓400邊界外部內的聚焦控制排除區域420，而第二無效調焦調平數據419係用於晶圓400邊界外部外的區域。
一般來說，一個曝光區域300包含具有實質上相同電路圖案的多個晶片面積。舉例來說，第5A圖繪示出一個曝光區域501包含4×6(24)晶片面積511的情況，且第5B圖繪示出一個曝光區域502包含2×2(四個)晶片面積512的情況。如上所述，當曝光區域501或502位於晶圓400之外圍(邊緣)附近時，可能無法充分地進行調焦調平控制。
在第5A圖的情形下，當對應於給定晶片面積的調焦調平量測點(光束點)位於聚焦控制排除區域420中時，晶片面積533可能具有調焦調平控制不足的風險，因為沒有使用對應給定晶片面積533的調焦調平量測數據。值得注意的是，當量測點位於晶圓400外周圍的外部時，則不對晶片面積535進行量測。
在如第5A圖所示的情況下，對於曝光區域521而言，本來應該是好晶片的兩個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有22個晶片面積為有效的晶片面積531。更具體的說，對應矩陣(3,7)和(3,8)的晶片面積是失效的晶片面積533，其中(x,y)對應於曝光區域內的多個晶片的行和列，且對應失效晶片面積533的調焦調平量測數據在曝光期間不用於調焦調平控制。因此，這些晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
對於曝光區域522而言，本來應該是好晶片的七個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有17個晶片面積為有效的晶片面積531。更具體的說，對應矩陣(1,5)、(1,6)、(2,4)、(3,3)、(3,4)、(4,2)和(4,3)的晶片面積為失效的晶片面積533，且在曝光期間的調焦調平控制中不使用與失效晶片面積533對應的調焦調平量測數據。因此，這些晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
對於曝光區域523而言，本來應該是好晶片的六個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有18個晶片面積為有效的晶片面積531。更具體的說，對應矩陣(2,6)、(3,4)、(3,5)、(4,1)、(4,2)和(4,3)的晶片面積為失效的晶片面積533，且在曝光期間的調焦調平控制中不使用與失效晶片 面積533對應的調焦調平量測數據。因此，這些晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
在曝光區域521、522和523中，位於晶圓400之有效區域的外圍上或外部的晶片面積被視為是失效的晶片，且不量測其調焦調平數據，即便量測了，此數據也不用於調焦調平控制。在一些實施方式中，晶圓400的有效區域被設定為小於晶圓400的物理外圍。考慮到在光阻塗佈的邊緣切割量和/或薄膜沉積裝置或蝕刻裝置中的機械夾合裕度(mechanical clamping margin)來設定晶圓400的有效區域。在一些實施方式中，晶圓的有效區域比晶圓的直徑小約2mm至約15mm。在一些實施方式中，當晶圓400為直徑300mm的晶圓時，晶圓400的有效區域(直徑)設定在285mm至295mm的範圍內。為了簡單起見，本揭露圖式繪示出晶圓的邊緣作為晶圓400之有效區域的外圍。
這種承受風險的晶片面積數量係取決於在一個曝光區域中多個晶片面積的矩陣排列。
在如第5B圖所示的情況下，在一個曝光區域中包含2×2(4個)的晶片面積512。對曝光區域541而言，本來應該是好晶片的一個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有一個晶片面積與晶圓400之有效區域的外圍重疊，且只有兩個晶片面積為好的晶片面積551(具有充分的調焦調平控制)。更具體的說，與矩陣(1,2)相對應的晶片面積為失效的晶片面 積553，且在曝光期間的調焦調平控制中不使用與失效晶片面積553對應的調焦調平量測數據。因此，此晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
對曝光區域542而言，本來應該是好晶片的一個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有一個晶片面積與晶圓400之有效區域的外圍重疊，且沒有任何晶片面積為好的晶片面積551(具有充分的調焦調平控制)。更具體的說，與矩陣(1,1)相對應的晶片面積為失效的晶片面積553，且在曝光期間的調焦調平控制中不使用與失效晶片面積553對應的調焦調平量測數據。因此，此晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
此外，對曝光區域543而言，本來應該是好晶片的一個晶片面積，由於位於聚焦控制排除區域415中，因此可能具有不充分的聚焦控制風險，但是有一個晶片面積與晶圓400之有效區域的外圍重疊，且有三個晶片面積為好的晶片面積551(具有充分的調焦調平控制)。更具體的說，與矩陣(2,2)相對應的晶片面積為失效的晶片面積553，且在曝光期間的調焦調平控制中不使用與失效晶片面積553對應的調焦調平量測數據。因此，此晶片面積可能會受到不足的聚焦控制風險的影響，從而被排除在「好」晶片之外。
在曝光區域541、542和543中，位於晶圓400之有效區域的外圍上或外部的晶片面積被視為是失效的晶 片，且不量測其調焦調平數據，即便量測了，此數據也不用於調焦調平控制。須說明的是，當量測點位於晶圓400的外圍時，不對晶片面積555進行量測。
如上所述，當設定了在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的簡易圓形邊界時，許多晶片面積受到不足的調焦調平控制的影響，從而降低晶片的成品率。
根據本揭露之一態樣，聚焦控制排除區域並非固定為圓形外型，而是依據曝光圖像內的曝光圖像和晶片面積佈局彈性地設置。
如第6A和6B圖所示，位於聚焦控制有效區域610與聚焦控制排除區域620之間的邊界615或617係沿著晶片面積邊界設置。在一些實施方式中，只要晶片面積位於晶圓400之有效區域的外圍內，則晶片面積區分為有效晶片面積531或551，且被包含在聚焦控制有效區域610中。如上所述，對應有效晶片面積531或551的調焦調平量測數據在曝光期間被用於調焦調平控制。當晶片面積的一部分或全部位於晶圓400之有效區域的外圍上或外部時，此晶片面積被視為失效的晶片面積535或555，且將與失效晶片面積對應的區域設定為聚焦控制排除區域620。
在第6A圖的情況中，相較於第5A圖，第6A圖的曝光區域521不包含任何失效的晶片面積。對應於矩陣(3,6)和(3,7)的晶片面積係位於晶圓400之有效區域的外圍內，從而為有效的晶片面積531。對應這些有效晶片面積531的調焦調平量測數據係在曝光期間用於調焦調平控 制。因此，此晶片面積可能會被製造成「好」的晶片。換句話說，相較於第5A圖所示之聚焦控制排除區域520的圓形設置515，兩個晶片被保存為好晶片。
同樣地，曝光區域522包含八個無效的晶片區域535(1,6)、(2,5)、(2,6)、(3,5)、(3,6)、(4,4)、(4,5)和(4,6)，其位於晶圓400之有效區域的外側或外圍(outer periphery)上。對應於矩陣(1,5)、(2,4)、(3,3)、(3,4)、(4,2)和(4,3)的晶片面積係位於晶圓400之有效區域的外圍內，且為有效的晶片面積531。對應這些有效的晶片面積531的調焦調平量測數據係在曝光期間用於調焦調平控制。因此，這些晶片面積可能會被製造成「好」的晶片。換句話說，相較於第5A圖所示之聚焦控制排除區域520設置的圓形，六個晶片被保存為好晶片。
此外，曝光區域523包含四個無效的晶片區域535(3,6)、(4,4)、(4,5)和(4,6)，其位於晶圓400之有效區域的外側或外圍(outer periphery)上。對應於矩陣(2,6)、(3,4)、(3,5)、(4,1)、(4,2)和(4,3)的晶片面積係位於晶圓400之有效區域的外圍內，且為有效的晶片面積531。對應這些有效的晶片面積531的調焦調平量測數據係在曝光期間用於調焦調平控制。因此，這些晶片面積可能會被製造成「好」的晶片。換句話說，相較於第5A圖所示之聚焦控制排除區域設置的圓形，六個晶片被保存為好晶片。
雖然第6A圖僅繪示出聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間之邊界615的一部分，但是此邊界是設置在晶圓上方的整個曝光圖像上。
在2×2晶片矩陣的情況下也可以得到的相同或相似的效果。如第6B圖所示，與如第5B圖所示之聚焦控制排除區域的圓形設置相比，曝光區域541之一晶片面積可被保存為有效的晶片面積551；與如第5B圖所示之聚焦控制排除區域的圓形設置相比，曝光區域542之一晶片面積可被保存為有效的晶片面積551；且與如第5B圖所示之聚焦控制排除區域的圓形設置相比，曝光區域543之一晶片面積可被保存為有效的晶片面積551。晶圓400之有效區域的外圍上或外部的晶片面積係為失效的晶片面積555。
在前述的實施方式中，在聚焦控制有效區域610與聚焦控制排除區域620之間的邊界615和/或617不是圓形的，且不是固定的。在一些實施方式中，在聚焦控制有效區域610與聚焦控制排除區域620之間的邊界615和/或617具有多個角(corners)。這些角包含多個90度角以及多個270度角。換句話說，在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界是鋸齒狀圖案(zig-zag pattern)。
此外，如第6A和6B圖所示，可以針對在曝光區域中不同的曝光圖像和晶片面積佈局設置不同的聚焦控制有效區域610和聚焦控制排除區域620。
第7圖繪示了根據本揭露一實施方式之藉由光學掃描器曝光晶圓的操作流程。第7圖的操作流程可以藉由 處理器(電腦)執行的程式或軟體來實現。在一些實施方式中，非暫態電腦可讀取媒體(non-transitory computer readable medium)(例如，第1圖所示的65)可存儲一程式，且當曝光設備的一個或多個處理器執行此程式時，此程式會使曝光設備執行第7圖的操作。非暫態電腦可讀取媒體包含硬盤驅動器(hard disk drive)、光碟(optical disk)、快閃記憶體(flash memory)及其他合適的存儲器。
在步驟S701中從存儲器中讀取曝光圖像。曝光圖像定義了曝光區域的矩陣(曝光區域是掃描器中的一個掃描區域)，且包含曝光區域的大小和晶圓上方曝光區域之行和列的數量。第8A和8B圖繪示出了各種曝光圖像。第8A圖繪示出了曝光區域之9×6矩陣，而第8B圖繪示出了曝光區域之7×7矩陣。
然後，在步驟S702中，從存儲器中讀取晶片面積佈局。晶片佈局定義了一個曝光區域內之晶片面積的矩陣，且包含晶片面積的大小和在一個曝光區域內之晶片面積的行和列的數量。一個晶片面積對應一個半導體芯片(晶片)。第9A至9G圖繪示出了晶片面積的各種佈局。第9A圖繪示出了4×6矩陣，第9B圖繪示出了4×7矩陣，第9C圖繪示出了3×6矩陣，第9D圖繪示出了3×4矩陣，第9E圖繪示出了2×4矩陣，以及第9F圖繪示出了2×2矩陣。第9G圖繪示出了在一個曝光區域內的單一晶片面積。
在步驟S703中，藉由使用曝光圖像和晶片面積佈局，定義了類似於第6A和6B圖之位於聚焦控制有效區域 與聚焦控制排除區域之間的邊界。在一些實施方式中，確定每個曝光區域是否與晶圓之有效區域的外圍重疊。然後，針對與晶片有效區域外圍重疊的曝光區域，確定每個晶片面積是否與晶圓有效區域的外圍重疊。當整個晶片面積落在晶圓有效區域的外圍內時，則確定晶片面積為聚焦控制有效區域的一部分。
接著，將來自「一批次」晶圓(例如，25個或50個晶圓)之塗覆有光阻層的一晶裝載到光學掃描器中。
在步驟S704中，進行晶圓上的調焦調平量測，然後在步驟S705中進行曝光(掃描)。在曝光中，使用在步驟S704中量測的調焦調平數據。如上所述，在一些實施方式中，當量測點位於聚焦控制排除區域中時，此量測數據是無法用於曝光步驟S705中。在其他實施方式中，在步驟S704中，當量測點位於聚焦控制排除區域時，則不進行調焦調平量測或不儲存量測數據。在其他實施方式中，如第3A至3C圖所說明的，在曝光區域曝光之前進行調焦調平量測。
一個接一個地曝光晶圓，直到這個批次的晶圓都曝完光(步驟S706至步驟S704)。當在曝光最後一片晶圓時(在步驟S706的「Y」)，將下一批次的晶圓安置到光學掃描器。當下一批次具有相同曝光圖像和晶片面積佈局(在步驟S707的「Y」)的相同半導體晶片時，使用預先設定的聚焦有效控制區域數據來進行晶圓的曝光。當下一批次具有不同曝光圖像和晶片面積佈局(在步驟S707的「N」)的不同半 導體晶片時，從存儲器中讀取新的曝光圖像和新的晶片面積佈局，並且設定新的聚焦控制有效區域。
第10A及10B圖繪示了本揭露實施方式的有利效果之一。第10A圖繪示出根據在類似於第5A和5B圖所設置在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域間之圓形邊界之實驗情況下的散焦(defocused)晶片面積的比率。橫軸表示在一個曝光區域內的晶片面積矩陣(chip area matrix)。各晶片面積的尺寸可以彼此不同。如第10A圖所示，當在一個曝光區域中佈置很多個晶片面積時，則會出現較多的「壞」晶片。
第10B圖繪示出了類似於第6A和6B圖，其設置在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間彈性和非圓形邊界時的模擬結果。相較於第10A圖，可以減少「壞」晶片的數量，繼而增加「好」晶片的數量。
在前述實施方式中，係採用光學掃描器(optical scanner)。然而，前述實施方式可以應用於光學步進器(optical stepper)和極紫外線(extreme ultra violet，EUV)掃描器。
如上所述，本揭露所描述的各種實施方式或實施例相對於現有技術提供了若干個優點。可以理解的是，並非所有的優點都必須要在此討論，所有的實施方式或實施例都不需要具有特定的優點，且其他的實施方式或實施例可以提供不同的優點。
在本揭露中，依據曝光圖像和晶片面積佈局彈性地設置聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界，可以減少因靠近晶圓邊緣而導致調焦調平不足之「壞」晶片的數量。
根據本揭露之一態樣，一種在曝光設備內所執行的方法包含依據在一曝光區域內之一曝光圖像和一晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域。在一晶圓上方量測調焦調平數據。藉由曝光設備之一曝光光源對晶圓上之一光阻層進行曝光。多個晶片面積被包含在曝光區域中。當這些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，此晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當這些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於晶圓之有效區域的一周圍上或外部時，此晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，藉由在聚焦控制有效區域量測的調焦調平數據來控制一調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，在聚焦控制排除區域量測的調焦調平數據不用於控制調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的一邊界不是圓形的。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界具有多個角。在一或多個前述及下面的實施方式中，所述多個角包含多個90度角以及多個270度角。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界係沿著多個晶片面積中的一些晶片面積的多個邊緣設置。在一或 多個前述及下面的實施方式中，針對不同的曝光圖像設置不同的聚焦控制有效區域和聚焦控制排除區域。在一或多個前述及下面的實施方式中，在曝光區域中針對不同的晶片面積佈局在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間設置不同的邊界。在一或多個前述及下面的實施方式中，量測調焦調平數據不在聚焦控制排除區域中執行。在一或多個前述及下面的實施方式中，曝光設備為一光學掃描器、一光學步進器以及一極紫外線掃描器中的一個。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界設置在晶圓之有效區域的周圍內，晶圓的有效區域具有一圓形形狀，且晶圓之有效區域的直徑比晶圓的直徑小2至15mm。
根據本揭露之另一態樣，一種在曝光設備內所執行的方法包含在第一批次晶圓的第一曝光區域內得到第一曝光圖像及第一晶片面積佈局。根據第一曝光圖像和第一晶片面積佈局設置第一聚焦控制有效區域和第一聚焦控制排除區域。量測第一批次晶圓上的第一調焦調平數據。藉由曝光設備之一曝光光源對位於第一批次晶圓上的光阻層進行曝光。在第一批次晶圓中的所有晶圓都被曝光後，獲得用於第二批次晶圓之第二曝光區域內的第二曝光圖像及第二晶片面積佈局。根據第二曝光圖像和第二晶片面積佈局設置第二聚焦控制有效區域和第二聚焦控制排除區域。量測第二批次晶圓上的第二調焦調平數據。藉由曝光設備的曝光光源對位於第二批次晶圓上的光阻層進行曝光。第一聚焦控制有 效區域和第一聚焦控制排除區域分別不同於第二聚焦控制有效區域和第二聚焦控制排除區域。在一或多個前述及下面的實施方式中，在曝光第一批次晶圓上的光阻層時，藉由在第一聚焦控制有效區域量測的第一調焦調平數據來控制第一調焦調平，且在曝光第二批次晶圓上的光阻層時，藉由在第二聚焦控制有效區域量測的第二調焦調平數據來控制第二調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，在曝光第一批次晶圓上的光阻層時，在第一聚焦控制排除區域量測的第一調焦調平數據不用於控制調焦調平，且在曝光第二批次晶圓上的光阻層時，在第二聚焦控制排除區域量測的第二調焦調平數據不用於控制調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，第一聚焦控制有效區域與第一聚焦控制排除區域之間的至少一第一邊界和第二聚焦控制有效區域與第二聚焦控制排除區域之間的第二邊界不是圓形的。在一或多個前述及下面的實施方式中，第一聚焦控制有效區域與第一聚焦控制排除區域之間的至少一第一邊界和第二聚焦控制有效區域與第二聚焦控制排除區域之間的第二邊界具有多個角。在一或多個前述及下面的實施方式中，其中所述多個角包含多個90度角以及多個270度角。。在一或多個前述及下面的實施方式中，第一聚焦控制有效區域與第一聚焦控制排除區域之間的第一邊界和第二聚焦控制有效區域與第二聚焦控制排除區域之間的第二邊界被設置在晶圓之有效區域的外圍內。在一或多個前述及下面的實施方式中，晶圓的 有效區域具有一圓形形狀，且晶圓之有效區域的直徑比晶圓的直徑小2至15mm。
根據本揭露之另一態樣，一種在一光學掃描器內所執行的方法包含在一曝光區域內獲得一曝光圖像及一晶片面積佈局。根據曝光圖像和晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域。藉由使用已設定聚焦控制有效區域的光學掃描器之一曝光光源對位於晶圓上的光阻層進行曝光。多個晶片面積被包含在曝光區域中。當這些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，此晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當這些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於晶圓之有效區域的一周圍上或外部時，此晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，在聚焦控制有效區域控制調焦調平。
根據本揭露之另一態樣，一種光學掃描器包含一投射透鏡、一晶圓台，其上置放一塗覆光阻層的晶圓、一調焦調平感測器，其用於檢測晶圓的高度和傾斜度、一控制器，其用於控制晶圓台和調焦調平感測器以及一存儲器。此存儲器係配置用以在一曝光區域內儲存設置在一晶圓組上方的一曝光圖像以及一晶片面積佈局。此控制器係配置用以根據曝光圖像和晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域。藉由光學掃描器設定對應於一次掃描的曝光區域。多個晶片面積被包含在曝光區域中。當這些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，此晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當這些晶片面積中 的一部分或全部的一晶片面積位於晶圓之有效區域的一周圍上或外部時，此晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，藉由在聚焦控制有效區域量測的調焦調平數據來控制一調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，不使用在聚焦控制排除區域量測的調焦調平數據。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界不是圓形的。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界具有多個角。在一或多個前述及下面的實施方式中，所述多個角包含多個90度角以及多個270度角。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界係沿著多個晶片面積中的一些晶片面積的多個邊緣設置。在一或多個前述及下面的實施方式中，針對不同的曝光圖像設置不同的聚焦控制有效區域和聚焦控制排除區域。在一或多個前述及下面的實施方式中，在曝光區域中針對不同的晶片面積佈局在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間設置不同的邊界。在一或多個前述及下面的實施方式中，量測調焦調平數據不在聚焦控制排除區域中執行。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界設置在晶圓之有效區域的周圍內，晶圓的有效區域具有一圓形形狀，且晶圓之有效區域的直徑比晶圓的直徑小2至15mm。
根據本揭露之另一態樣，一種曝光設備包含一一投射透鏡、一晶圓台，其上置放一塗覆光阻層的晶圓、一 調焦調平感測器，其用於檢測晶圓的高度和傾斜度、一控制器，其用於控制晶圓台和調焦調平感測器以及一存儲程式的非暫態電腦可讀取媒體。當程式由控制器的一個或多個處理器執行時，此程式使得曝光設備執行：在一曝光區域內得到一曝光圖像及一晶片面積佈局；根據曝光圖像和晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域；在一晶圓上方量測調焦調平數據；以及藉由曝光設備之一曝光光源對位於晶圓上之一光阻層進行曝光。多個晶片面積被包含在曝光區域中。當這些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，此晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當這些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於晶圓之有效區域的一周圍上或外部時，此晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，藉由在聚焦控制有效區域量測的調焦調平數據來控制一調焦調平。在一或多個前述及下面的實施方式中，不使用在聚焦控制排除區域量測的調焦調平數據。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界不是圓形的。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界具有多個角。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界係沿著多個晶片面積中的一些晶片面積的多個邊緣設置。在一或多個前述及下面的實施方式中，針對不同的曝光圖像設置不同的聚焦控制有效區域和聚焦控制排除區域。在一或多個前述及下面的實施方式中，在曝光區域中 針對不同的晶片面積佈局在聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間設置不同的邊界。在一或多個前述及下面的實施方式中，聚焦控制有效區域與聚焦控制排除區域之間的邊界設置在晶圓之有效區域的周圍內，晶圓的有效區域具有一圓形形狀，且晶圓之有效區域的直徑比晶圓的直徑小2至15mm。
根據本揭露之另一態樣，一種曝光設備包含一投射透鏡、一晶圓台，其上置放一塗覆光阻層的晶圓、一調焦調平感測器，其用於檢測晶圓的高度和傾斜度、一控制器，其用於控制晶圓台和調焦調平感測器以及一存儲程式的非暫態電腦可讀取媒體。當程式由控制器的一個或多個處理器執行時，此程式使得曝光設備執行：在第一批次晶圓的第一曝光區域內得到第一曝光圖像及第一晶片面積佈局；根據第一曝光圖像和第一晶片面積佈局設置第一聚焦控制有效區域和第一聚焦控制排除區域；量測第一批次晶圓上的第一調焦調平數據；藉由曝光設備之一曝光光源對位於第一批次晶圓上的光阻層進行曝光；在第一批次晶圓中的所有晶圓都被曝光後，獲得用於第二批次晶圓之第二曝光區域內的第二曝光圖像及第二晶片面積佈局；根據第二曝光圖像和第二晶片面積佈局設置第二聚焦控制有效區域和第二聚焦控制排除區域；量測第二批次晶圓上的第二調焦調平數據；以及藉由曝光設備的曝光光源對位於第二批次晶圓上的光阻層進行曝光。第一聚焦控制有效區域和第一聚焦控制排除區域分別不同於第二聚焦控制有效區域和第二聚焦控制排除區域。
根據本揭露之另一態樣，一種存儲一程式的非暫態電腦可讀取媒體。當程式由曝光設備的一個或多個處理器執行時，此程式使得曝光設備執行：在一曝光區域內得到一曝光圖像及一晶片面積佈局。根據曝光圖像和晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域。在一晶圓上方量測調焦調平數據。藉由曝光設備之一曝光光源對位於晶圓上之一光阻層進行曝光。多個晶片面積被包含在曝光區域中。當這些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，此晶片面積被包含在聚焦控制有效區域內，且當這些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於晶圓之有效區域的一周圍上或外部時，此晶片面積被包含在聚焦控制排除區域內。在曝光中，藉由在聚焦控制有效區域量測的調焦調平數據來控制一調焦調平。
上文概述若干實施例或實例之特徵，以使熟習此項技術者可更好地理解本揭示之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭示作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例或實例的相同目的及/或達成相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭示之精神及範疇，且可在不脫離本揭示之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。

Claims (20)

  1. 一種在一曝光設備內所執行的方法，該方法包含：依據在一曝光區域內之一曝光圖像和一晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域；在一晶圓上方量測調焦調平數據；以及藉由該曝光設備之一曝光光源對該晶圓上之一光阻層進行曝光，其中：多個晶片面積被包含在該曝光區域中，當該些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，該晶片面積被包含在該聚焦控制有效區域內，當該些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於該晶圓之該有效區域的一周圍上或外部時，該晶片面積被包含在該聚焦控制排除區域內，以及在該曝光中，藉由在該聚焦控制有效區域量測的該調焦調平數據來控制一調焦調平。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在該聚焦控制排除區域量測的該調焦調平數據不用於控制該調焦調平。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的一邊界不是圓形的。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的該邊界具有多個角。
  5. 如請求項4所述之方法，其中所述多個角包含多個90度角以及多個270度角。
  6. 如請求項4所述之方法，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的該邊界係沿著該些多個晶片面積中的一些晶片面積的多個邊緣設置。
  7. 如請求項1所述之方法，其中針對不同的該些曝光圖像設置不同的該些聚焦控制有效區域和該些聚焦控制排除區域。
  8. 如請求項1所述之方法，其中在該曝光區域中針對不同的該些晶片面積佈局，在該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間設置不同的邊界。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該量測調焦調平數據不在該聚焦控制排除區域中執行。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該曝光設備為一光學掃描器、一光學步進器以及一極紫外線掃描器中的一個。
  11. 如請求項1所述之方法，其中：該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的一邊界設置在該晶圓之該有效區域的一周圍內，該晶圓之該有效區域具有一圓形形狀，以及該晶圓之該有效區域的一直徑比該晶圓的一直徑小2至15mm。
  12. 一種光學掃描器，包含：一投射透鏡；一晶圓台，塗覆一光阻層的一晶圓置放於該晶圓台上；一調焦調平感測器，用於檢測該晶圓之一高度和一傾斜度；一控制器，用於控制該晶圓台和該調焦調平感測器；以及一存儲器，其中：該存儲器係配置用以在一曝光區域內儲存設置在一晶圓組上方的一曝光圖像以及一晶片面積佈局；該控制器係配置用以根據該曝光圖像和該晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域， 藉由該光學掃描器設定對應於一次掃描的一曝光區域，多個晶片面積被包含在該曝光區域中，當該些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，該晶片面積被包含在該聚焦控制有效區域內，當該些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於該晶圓之該有效區域的一周圍上或外部時，該晶片面積被包含在該聚焦控制排除區域內，以及在該曝光中，藉由在該聚焦控制有效區域量測的該調焦調平數據來控制一調焦調平。
  13. 如請求項12所述之光學掃描器，其中不使用在該聚焦控制排除區域量測的該調焦調平數據。
  14. 如請求項13所述之光學掃描器，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的一邊界不是圓形的。
  15. 如請求項12所述之光學掃描器，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的該邊界具有多個角。
  16. 如請求項12所述之光學掃描器，其中該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間的該邊界係 沿著該些多個晶片面積中的一些晶片面積的多個邊緣設置。
  17. 如請求項12所述之光學掃描器，其中針對不同的該些曝光圖像設置不同的該些聚焦控制有效區域和該些聚焦控制排除區域。
  18. 如請求項12所述之光學掃描器，其中在該曝光區域中針對不同的該些晶片面積佈局在該聚焦控制有效區域與該聚焦控制排除區域之間設置不同的該些邊界。
  19. 如請求項12所述之光學掃描器，其中該量測調焦調平數據不在該聚焦控制排除區域中執行。
  20. 一種存儲一程式程式的非暫態電腦可讀取媒體，其中，當該程式程式由一曝光設備之一或多個處理器執行時，使得該曝光設備執行：在一曝光區域內得到一曝光圖像及一晶片面積佈局；根據該曝光圖像和該晶片面積佈局設置一聚焦控制有效區域和一聚焦控制排除區域；在一晶圓上方量測調焦調平數據；以及藉由該曝光設備之一曝光光源曝光位於該晶圓上之一光阻層，其中：多個晶片面積被包含在該曝光區域中， 當該些晶片面積中的一晶片面積位於一晶圓之一有效區域內時，該晶片面積被包含在該聚焦控制有效區域內，當該些晶片面積中的一部分或全部的一晶片面積位於該晶圓之該有效區域的一周圍上或外部時，該晶片面積被包含在該聚焦控制排除區域內，以及在該曝光中，藉由在該聚焦控制有效區域量測的該調焦調平數據來控制一調焦調平。
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