TW202326301A - 使用應力源膜之精度多軸光微影對準校正 - Google Patents

Abstract

本揭露內容之實施態樣提供藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法。例如，該方法可包含接收具有一工作表面以及一背側表面的一晶圓，該工作表面具有至少經部分加工之半導體裝置，該背側表面係相對於該工作表面。該方法亦可包含在該背側表面上形成一第一應力源膜。該第一應力源膜可修正在橫越該晶圓之該工作表面之一第一方向上的該工作表面的疊加對準。該方法亦可包含在該晶圓的該工作表面上形成一或更多第一半導體結構。該等第一半導體結構係在該第一方向上對準。

Description

使用應力源膜之精度多軸光微影對準校正

本揭露內容係關於半導體加工，尤其係關於晶圓彎曲、翹曲以及整體晶圓形狀。 [參引合併]

本揭露內容主張美國臨時申請案第63/281,431號『Precision Multi-Axis Photolithography Alignment Correction Using Stressor Film』(申請於2021年11月19日)、以及美國非臨時申請案第17/888,553號『Precision Multi-Axis Photolithography Alignment Correction Using Stressor Film』(申請於2022年8月16日)的優先權，其整體內容乃藉由參考文獻方式合併於此。

在此提供的先前技術說明係為了大致呈現本揭露內容背景之目的。在該先前技術段落中所述之目前列名發明人之工作、以及不可以其他方式認定為申請時之先前技術的實施態樣敘述皆不被明示或暗示地承認為針對本揭露內容之先前技術。

半導體加工包含多種各式各樣的步驟與程序。一典型的加工程序被稱為光微影(亦被稱為微微影(microlithography))。在半導體裝置設計中，光微影係使用例如紫外光或可見光的輻射來產生細微圖案。可使用包括光微影、蝕刻、膜沉積、表面清理、金屬化等等的半導體加工技術，以製造許多類型的半導體裝置，例如二極體、電晶體、以及積體電路。

曝光系統(亦被稱為工具)被使用來實施光微影技術。曝光系統一般包含：照射系統；初縮遮罩(reticle)(亦被稱為光罩)或空間光線調變器(SLM，spatial light modulator)，其用以產生電路圖案；投影系統；以及晶圓對準台，其用以將已覆蓋有光敏感性光阻的半導體晶圓對準。照射系統以(較佳地)矩形槽照射場來照射初縮遮罩或SLM的一區域。投影系統將初縮遮罩圖案之照射區的影像投射到晶圓上。為了準確的投射，在相對平坦或平面的晶圓(較佳係具有小於10微米之高度偏差)上曝露光圖案係重要的。

本揭露內容之實施態樣提供藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法。例如，該方法可包含接收具有一工作表面以及一背側表面的一晶圓，該工作表面具有至少經部分加工之半導體裝置，該背側表面係相對於該工作表面。該方法亦可包含在該背側表面上形成一第一應力源膜。該第一應力源膜可修正在橫越該晶圓之該工作表面之一第一方向上的該工作表面的疊加對準，並且不包含在橫越該晶圓之該工作表面之一第二方向上的疊加對準。該第二方向係不同於該第一方向。該方法亦可包含在該晶圓的該工作表面上形成一或更多第一半導體結構。該等第一半導體結構係在該第一方向上對準。

在一實施例中，該第二方向可相對於該第一方向旋轉至少15度。例如，該第二方向可相對於該第一方向旋轉45度。作為另一範例，該第二方向可與該第一方向正交。

在一實施例中，該方法可更包含在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及在該晶圓的該工作表面上形成一或更多第二半導體結構，該等第二半導體結構係在該第二方向上對準。在另一實施例中，該方法可更包含在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及修正在該晶圓之該工作表面上的該等第一半導體結構，經修正之該等第一半導體結構係在該第二方向上對準。在又另一實施例中，該方法可更包含在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之前，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，修正在該晶圓之該工作表面上的該等第一半導體結構，經修正之該等第一半導體結構係在該第二方向上對準。例如，該第一應力源膜與該第二應力源膜係在微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE，litho-etch-litho-etch)程序或微影-凍結-微影-蝕刻(LFLE，litho-freeze-litho-etch)程序中加以形成。

在一實施例中，該第一應力源膜可基於在該第一方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化。例如，該第一應力源膜可使用直寫圖案化而加以圖案化。

本揭露內容之實施態樣亦提供藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的另一方法。例如，該方法可包含接收具有一工作表面以及一背側表面的一晶圓，該工作表面具有至少經部分加工之半導體裝置，該背側表面係相對於該工作表面。該方法亦可包含在該背側表面上形成一應力源膜。該應力源膜可修正在橫越該晶圓之該工作表面之第一與第二方向上的該工作表面的疊加對準。該方法亦可包含在該晶圓的該工作表面上形成一或更多半導體結構。該等半導體結構係在該第一與第二方向上對準。

在一實施例中，該應力源膜可基於在該第一與第二方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化。在另一實施例中，該應力源膜可基於α倍之在該第一方向上之該晶圓的翹曲測量值以及(1- α)倍之在該第二方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化，其中0 ≤ α ≤ 1。例如，α為½。

吾人注意到，此發明內容段落並非具體載明本揭露內容或所請發明之每一實施例及/或所增加的新穎實施態樣。相反地，此發明內容僅提供不同實施例及優於習知技術之對應新穎性的初步論述。關於本揭露內容與實施例的額外細節及/或可行態樣，讀者可將注意力轉向如在下文中所進一步論述之本揭露內容的實施方式段落與對應之圖式。

半導體加工發展目前係併入例如先進圖案化以及3D裝置結構的技術，以降低特徵尺寸並且增加裝置密度。然而，這些技術的實施已經對成功的微加工產生新的挑戰。這些新的加工方法包含在晶圓表面上，產生各種材料的多個膜層。然而，每一個層將額外的應力加到晶圓的表面。隨著膜層累積，所引發的應力使晶圓的平坦度畸變。此種畸變已被指出會使橫越晶圓表面之關鍵特徵部的尺寸均勻性降低。

此種畸變亦會造成疊加誤差與疊加挑戰。各種加工程序步驟可能會導致基板的膨脹及/或收縮，而造成扭曲或翹曲的基板。例如，在曝光期間，基板因為從曝光光束傳遞至基板的能量而被局部加熱。基板亦在退火程序期間被加熱。此種加熱會導致基板膨脹。若基板膨脹未受到遏止的話，膨脹會超出疊加誤差規定。此外，若基板與基板夾頭之間的箝制力不足以防止基板膨脹的話，基板則可能會在基板夾頭上滑動，並且將會發生更大的基板膨脹，而造成更大的疊加誤差。在某些程序中，例如在極端紫外光(EUV，extreme ultraviolet)系統中，滑動可能更為明顯，此係因為在曝光期間包圍基板的環境乃為真空之緣故。因此，真空箝制並非總是可行的，而必須使用較弱的靜電箝制來替代真空箝制。

其他加工步驟亦可能導致基板膨脹與收縮。例如，所沉積的膜可能會導致基板收縮。又，各種退火與摻雜步驟可能會在一既定基板中產生大量的翹曲。退火步驟格外可能會引起疊加挑戰。這些各種加工步驟的結果為非平坦或非平面的基板。例如，基板的背側可能具有z-高度變異(即，垂直高度的變異)，其具有高點與低點兩者。因此種翹曲所引起的z-高度變異可在大約一微米到大約100微米的等級。由於正藉由各種曝光工具所曝光的半導體裝置或結構正按照數十奈米到數百奈米的尺度進行曝光，所以此種起伏係顯著的。因此，具有數千奈米到10,000奈米的撓曲變異可能會大幅降低良率。

圖1為顯示在製作光罩之前所準備之對準樹100的圖。在對準樹100中，使用層L1的對準標記，將層L7對準，並且使用層L7的對準標記，將層L11及L12對準。層L7係直接與層L1對準，而層L11及L12係間接與層L1對準。層L1、L7、L11及L12可為在微加工期間所形成之晶圓上的電晶體、鰭片、金屬層、遮罩、或任何其他犧牲或最終結構。可能會發生連續層的偏離(walkout)。由於在微加工程序期間於層上所引發的不可避免之應力，所以連續層可能逐漸彼此未對準，並且與起始層未對準。

微加工因為各種材料沉積、移除、退火、蝕刻等等而在晶圓上導致應力發生。由於晶圓上的處理應力，所以某些可能的晶圓翹曲為Zernike多項式，包括垂直圖塊(vertical tile)、水平圖塊(horizontal tilt)、斜向散光(oblique astigmatism)、散焦(defocus)等等。圖2A至2D顯示疊加圖案化誤差的一範例。存在許多不同形態的晶圓翹曲與彎曲。此特定範例顯示了斜向散光，其結果為層L11在X與Y方向上皆具有各種程度的未對準(虛線顯示期望放置層L11之處，以及實線顯示因晶圓翹曲而實際放置層L11之處)。

用以解決經部分處理之基板上之基板翹曲與非平坦彎曲的習知技術係聚焦在將基板夾持(或箝制/吸附)於基板支架以使彎曲變平的夾持技術。然而，就相對顯著的翹曲而言，可能極難或不可能僅藉由夾持來準確地使基板變平。因此，期望獲得基板翹曲校正技術，以在傳送或回到用於進行額外曝光的掃描器之前校正基板翹曲並且改善疊加。

為了更準確地在晶圓上列印圖案，在此之技術包含藉由校正晶圓形狀或校正晶圓翹曲與彎曲以改善圖案化之疊加對準的方法。在此之技術包含單一軸或單一方向對準或校正，之後在不同軸或方向上進行二次對準或校正。相較於同時校正所有方向的翹曲，此種漸進式多軸校正可提供較高的準確度。因此，在此之技術漸進或連續地在個別方向上校正對準。技術亦包含在一個方向上進行校正而不在另一個方向(一般為正交之方向)上進行校正。

在此所揭露之技術係在晶圓的背側表面上使用應力源膜。某些實施例僅將直寫雷射處理用於修正應力值，以使用晶圓形狀校正工具來產生最佳晶圓形狀。此種應力校正工具係用以修正晶圓形狀(晶圓翹曲、晶圓彎曲)而改善疊加。一技術為將一或更多應力源膜沉積在晶圓的背側表面上。一或更多應力源膜可具有不同的初始內應力。應力源膜可被圖案化並且接著被蝕刻，以選擇性地增加/減少在橫越背側表面之既定點位置處的應力，從而修正晶圓形狀，此可改善疊加值。可使用直寫雷射曝光來執行圖案化。直寫圖案化係有利的，因為可基於晶圓形狀特徵或晶圓翹曲測量值而藉由軟體以及在晶圓上之各座標位置處的雷射控制強度來產生圖案。因此，曝光圖案在晶圓之間可輕易地改變。當然，亦考慮到以遮罩為基礎的曝光。作為一選項，可在背側表面的選擇區域中移除在此之一既定應力源膜。在此之應力源膜可被重設並且保持在適當位置或者被移除。在此之應力源膜可為單一層或N個層。在此之應力源膜可在X與Y方向之間進行修正，或進行多軸光微影對準校正。

圖3A例示不具有晶圓應力校正的層L2與層L1之對準。注意到，存在X與Y方向上的未對準。此為待解決之問題。圖3B例示依照本揭露內容之具有先在X方向上之晶圓應力校正的層L2與層L1之對準。注意到，層L2在X方向上正確地與層L1對準，但仍在Y方向上與層L1未對準。圖3C例示依照本揭露內容之具有在Y方向上之晶圓應力校正的層L2與層L1之進一步對準。注意到，層L2亦在Y方向上與層L1對準。X與Y方向延伸橫越晶圓的工作表面並且彼此正交。因此，以二個階段來校正晶圓應力並且將層L2與層L1對準。

在此所揭露之技術係使用背側膜應力修正以及新穎微影整合。

依照本揭露內容之某些實施例，圖4為例示藉由校正在二個不同軸上之晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的示範方法400的流程圖。舉例而言，方法400可校正在二或更多獨立方向上之晶圓翹曲與彎曲，以更準確地在晶圓上列印圖案。因此，可使用二個遮罩。然而，可以晶圓形狀校正工具將額外遮蔽層與背側應力源膜整合在一起。在一實施例中，二或更多獨立方向可包含X與Y方向。在另一實施例中，二或更多獨立方向可包含第一方向以及相對於第一方向旋轉至少15度(例如45度)的第二方向。

一般而言，一或更多應力源膜可沉積在晶圓的背側表面上，背側表面係相對於配置主動元件的工作表面。然後，光阻膜可沉積在背側表面上並且圖案化。圖案化可經由光罩以及掃描器加以完成，但圖案化較佳係使用直寫雷射曝光加以執行。直寫係較佳的，因為可針對每一單獨晶圓來修正或定制曝光圖案。例如，可測量每一晶圓的形狀以產生晶圓翹曲測量值。晶圓翹曲測量值可為例如橫越晶圓之相對z-高度變異的圖或其他疊加未對準測量值。在對形成於背側表面上的光阻進行圖案化與顯影之後，可蝕刻一或更多應力源膜。此修正了晶圓的內應力，進而產生經修正之晶圓形狀，其例如改善疊加或者使晶圓變平。應力源膜能夠具有可為拉伸或壓縮的初始內應力。從座標位置選擇性地移除材料相應地修正了晶圓的內應力。

採用額外的背側膜校正技術來引發/修正應力，例如環氧樹脂膜，該環氧樹脂膜具有因應與該環氧樹脂膜之特定位置對應之光圖案而改變的內應力。因此，應力修正可在不需要蝕刻的情況下進行。因此，在此之應力源膜係指形成在晶圓之背側表面上並且經處理以引起對晶圓之應力修正的任何膜。此可包含沉積一(或更多)應力源膜(例如，矽氧化物或矽氮化物膜)、以光阻層來塗覆應力源膜、對光阻層進行曝光(例如，直寫)與顯影、蝕刻應力源膜、以及移除光阻層。此時，在晶圓之工作表面上的圖案化可繼續進行。在此之技術已發現漸進式疊加校正存在明顯的優勢。一項發現為，相較於同時校正所有方向的翹曲，一次在一個方向上校正對準可提供較高的準確度。因此，在此之技術漸進或連續地在個別方向上校正對準。技術亦包含在一個方向上進行校正而不在另一個方向(一般為正交之方向)上進行校正。

方法400起始於步驟S410，於該步驟，接收一晶圓，該晶圓具有背側表面以及相對於背側表面的工作表面。工作表面可具有至少經部分加工之裝置，其一或更多微加工步驟可能會造成晶圓之一定程度的晶圓翹曲。舉例而言，如圖5A與5B所示，在晶圓的工作表面上形成層L1與層L7。期望在指定位置(以虛線所顯示)處加入層L11，其係與層L1及L7隔開或者係與層L1及L7之對準無關而加以對準。

在步驟S420，在晶圓的背側表面上沉積並且形成圖5A與5B所示之第一應力源膜510。在一實施例中，第一應力源膜510係用以修正在橫越晶圓之工作表面之第一方向(例如X方向)上的晶圓之工作表面的疊加對準，而在Y方向上不具有任何應力校正。因此，第一應力源膜510係以一個方向(例如X方向)的疊加對準修正作為目標，而不以另一個方向(例如Y方向)作為目標。例如，可測量具有形成在其工作表面上之層L1及L7的晶圓，以鑑定晶圓之X方向翹曲測量值，且第一應力源膜510可具有基於X方向翹曲測量值所修正的X方向內應力。在一實施例中，以光阻層來塗覆第一應力源膜510，將光阻層圖案化以對應於X方向翹曲測量值並且進行顯影，使用乾式或濕式蝕刻來蝕刻第一應力源膜510，然後移除光阻層，從而修正第一應力源膜510的內應力以對應於晶圓之X方向翹曲測量值，因此晶圓在X方向上係接近於平坦或被認為平坦。在另一實施例中，第一應力源膜510可對熱起反應以使所施加的熱改變了其內應力，並且可將熱圖案施加至第一應力源膜510上，熱圖案係對應於X方向翹曲測量值。在某些其他實施例中，第一應力源膜510可對第一光波長起反應，其中對第一光波長的曝露改變了其內應力，並且可產生第一光波長的圖案以曝露於第一應力源膜510，第一光波長的圖案係對應於X方向翹曲測量值。如此形成的第一應力源膜510係用以修正在第一方向(即，X方向)上的疊加對準，並且不包含在第二方向(例如，Y方向)上的實質或顯著疊加對準，第二方向係不同於第一方向或者係與第一方向正交。

接著，光阻層L11x可形成在晶圓的工作表面上，並且在X方向上與層L1對準。光阻層L11x可在微影程序中加以圖案化、曝光以及顯影，以如圖5C與5D所示，形成硬遮罩L11x，且晶圓可相應地加以蝕刻。注意到，硬遮罩L11x係形成並且放置在層L1之間，且在Y方向上未執行對準校正。因此，硬遮罩L11x覆蓋層L7的一部分。取決於蝕刻選擇性以及圖案化目標，此可能係可接受的。硬遮罩L11x已在X方向上對準，亦即，不與層L1重疊。

在步驟S430，在晶圓的背側表面上沉積並且形成圖6A與6B所示之第二應力源膜610。在一實施例中，第二應力源膜610係用以修正在橫越晶圓之工作表面之第二方向(例如Y方向)上的晶圓之工作表面的疊加對準，而在X方向上不具有任何應力校正。因此，第二應力源膜610亦以一個方向(例如Y方向)的疊加對準修正作為目標，而不以另一個方向(例如X方向)作為目標。例如，可測量具有形成在其工作表面上之層L1及L7與形成在其背側表面上之第一應力源膜510的晶圓，以鑑定晶圓之Y方向翹曲測量值，且第二應力源膜610可具有基於Y方向翹曲測量值所修正的Y方向內應力。在一實施例中，以光阻層來塗覆第二應力源膜610，將光阻層圖案化以對應於Y方向翹曲測量值並且進行顯影，使用乾式或濕式蝕刻來蝕刻第二應力源膜610，然後移除光阻層，從而修正第二應力源膜610的內應力以對應於晶圓之Y方向翹曲測量值，且晶圓在Y方向上係接近於平坦或被認為平坦。在另一實施例中，第二應力源膜610可對熱起反應以使所施加的熱改變了其內應力，或者可對第二光波長起反應，其中對第二光波長的曝露改變了其內應力，並且將熱圖案施加至第二應力源膜610上或產生第二光波長的圖案以曝露於第二應力源膜610，熱圖案以及第二光波長的圖案係對應於Y方向翹曲測量值。如此形成的第二應力源膜610係用以修正在第二方向(即，Y方向)上的疊加對準，並且不包含在第一方向(例如，X方向)上的實質或顯著疊加對準，第一方向係不同於第二方向或者係與第二方向正交。

接著，光阻層L11y可形成在晶圓的工作表面上，並且在Y方向上與層L7對準。光阻層L11y可在微影程序中加以圖案化、曝光以及顯影，以如圖6C與6D所示，形成硬遮罩L11，且晶圓可相應地加以蝕刻。注意到，硬遮罩L11係形成並且放置在層L1之間以及在層L7之間，並且在X與Y方向上對準，而不與層L1及L7重疊。

在一實施例中，在形成第二應力源膜610之前，可在晶圓之背側表面的選擇區域中移除第一應力源膜510。在此亦可使用應力記憶(stress memorization)。在某些實施例中，即使移除第一應力源膜510，半導體晶格仍具有記憶效應，此乃因為第一應力源膜510的應力已被傳遞至晶圓的矽晶格。

在某些實施例中，可在雙圖案化微影程序中形成第二應力源膜610與第一應力源膜510。舉例而言，在微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE)程序中，如圖7A所示，將第二應力源膜610與第一應力源膜510形成在晶圓710的背側表面上，且將第一光阻層720塗覆在第一應力源膜510上並加以圖案化以對應於X方向翹曲測量值。如圖7B所示，蝕刻第一應力源膜510。如圖7C所示，將第一光阻層720剝除，且將第二光阻層730塗覆在第二應力源膜610上並加以圖案化以對應於Y方向翹曲測量值。如圖7D所示，蝕刻第二應力源膜610，並且剝除第二光阻層730。在LELE程序中，執行二個微影步驟以及二個蝕刻步驟。作為另一範例，在微影-凍結-微影-蝕刻(LFLE)程序中，如圖8A所示，將第一光阻層720塗覆在第二應力源膜610上並且加以圖案化以對應於X方向翹曲測量值，且如圖8B所示，使用化學處理來凍結經圖案化之第一光阻層720。如圖8C所示，將第二光阻層730塗覆在第二應力源膜610上並且加以圖案化以對應於Y方向翹曲測量值。如圖8D所示，蝕刻具有經修正且對應於X方向與Y方向翹曲測量值之內應力的第二應力源膜610，並且剝除第一光阻層720與第二光阻層730。在LFLE程序中，執行二個微影步驟以及僅一個蝕刻步驟。亦可在微影-固化-微影-蝕刻(LCLE，litho-cure-litho-etch)程序中形成第一應力源膜510與第二應力源膜610，於其中，對經圖案化之第一光阻層720進行烘烤，以替代使用化學處理來將其凍結。

在步驟S440，可在晶圓的工作表面上形成一或更多半導體裝置，例如層L11。因為修正了在第一與第二方向上之晶圓的晶圓翹曲且晶圓在X與Y方向上接近於平坦或被認為平坦，所以半導體裝置可在X與Y方向上對準。

在此之實施例亦包含一次的單一軸或單一方向校正。當對於期望之微加工應用而言為足夠時，某些實施例包含僅在一個方向上的對準校正。例如，在某些微加工步驟中，可存在僅具有X方向對準相依性或Y方向對準相依性的某些特徵部。這些特徵部將不需要切割遮罩方法並且可分別在X遮罩與Y遮罩上被分開。具有穿孔900的一範例係顯示在圖9A中，其例示具有配置在Y方向上之穿孔的層L2係形成在具有金屬信號線的層L1上。如圖9B與9C所示，層L2的X方向關鍵穿孔可位在硬遮罩L2x上。具有穿孔1000的另一範例係顯示在圖10A中，其例示具有配置在X方向上之穿孔的層L2係形成在具有金屬信號線的層L1上。如圖10B與10C所示，層L2的Y方向關鍵穿孔可位在硬遮罩L2y上。

依照本揭露內容之某些實施例，圖11為例示藉由校正在單一軸上之晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的示範方法1100的流程圖。舉例而言，如依照圖9A至9C以及圖10A至10C所述，方法1100可校正在單一軸上的晶圓翹曲與彎曲。方法1100起始於步驟S410，之後為步驟S420，於其中，第一應力源膜510係在晶圓的背側表面上形成並且加以圖案化，以修正在第一方向(例如X方向)上的晶圓之工作表面的疊加對準。在步驟S1130，可在晶圓的工作表面上形成一或更多第一半導體裝置，例如穿孔900或層L2x。因為修正了在第一方向上之晶圓的晶圓翹曲且晶圓在X方向上接近於平坦或被認為平坦，所以第一半導體裝置可在X方向上對準。方法1100可接著執行步驟S430，於其中，第二應力源膜610係在晶圓的背側表面上形成並且加以圖案化，以修正在第二方向(例如Y方向)上的晶圓之工作表面的疊加對準。在步驟S1150，可在晶圓的工作表面上形成一或更多第二半導體裝置，例如穿孔1000或層L2y。因為修正了在第二方向上之晶圓的晶圓翹曲且晶圓在Y方向上接近於平坦或被認為平坦，所以第二半導體裝置可在Y方向上對準。

某些實施例可包含平均X與Y校正。層可為L1至Ln (n為1至300)。舉例而言，準備對準樹：L1 --＞ L7 --＞ L11，且已將層L1及L7圖案化。理想地，硬遮罩L11x的晶圓形狀為L1，而硬遮罩L11y的晶圓形狀為L7。在一實施例中，L11的晶圓形狀 = αL1 + (1-α)L7，其中0 ≤ α ≤ 1。例如，α  = ½，且L11 = (L1 + L7)/2。優點為此程序的成本較低、處理較少(一個應力源膜)。圖12A至12D例示一示範結果。注意到，層L11係在層L1及L7內加以對準，但相較於漸進式校正與放置，其具有較低的精度。此種對準校正仍比不使用應力源膜者更佳。

依照本揭露內容之某些實施例，圖13為例示藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的示範方法1300的流程圖。舉例而言，如依照圖12A至12D所述，方法1300可包含晶圓翹曲與彎曲的平均X與Y校正。方法1300起始於步驟S410。在步驟S1320，在晶圓的背側表面上沉積並且形成應力源膜。在一實施例中，應力源膜係用以修正在橫越晶圓之工作表面之第一與第二方向(例如X與Y方向)之平均上的晶圓之工作表面的疊加對準。舉例而言，可測量具有形成在其工作表面上之層L1及L7的晶圓，以鑑定晶圓的X方向與Y方向翹曲測量值，且應力源膜可具有基於X方向與Y方向翹曲測量值所修正的X方向與Y方向內應力。舉例來說，應力源膜可具有基於α倍之X方向翹曲測量值與(1-α)倍之Y方向翹曲測量值所修正的X方向與Y方向內應力，其中0 ≤ α ≤ 1，例如α  = ½。方法1300亦可包含步驟S440，於其中，可在晶圓的工作表面上形成一或更多半導體裝置，例如層L11。相較於不具有形成在其背側表面上之應力源膜的晶圓，因為修正了在第一與第二方向上之晶圓的晶圓翹曲且晶圓在X與Y方向上變得更為平坦，所以半導體裝置可在X與Y方向上對準。

在另一示範實施例中，於A、H、Z範例中，應對ZxZy挑戰的另一方式為預先確保A與H匹配的形狀。假定H具有相對大的疊加預算(overlay budget)，而此將為晶圓形狀校正工具的簡單應用以操縱晶圓形狀來匹配A。如此當製作層Z時，存在最佳Zx --＞ A與Zy --＞ H疊加。即使H不具有大疊加預算，仍可進行協同最佳化(co-optimization)以匹配A，並且同時保持在預算內，以使在Z處的晶圓工具校正更為容易。在上述流程中，A與H可互換。若A具有更大的靈活性，則可使用來自先前批次操作(lot run)的反饋，以預先使其形狀看起來像H。

在某種程度上，可從光微影曝光實務理解在此所揭露之精度多軸性質。當在一既定光微影系統之解析度極限下進行曝光時，在曝光成線條時，形狀通常更容易列印。因此，可執行多個曝光以在不同方向上列印線條。當然，微影曝光係不同於應力校正，但在此可藉由將方向應力修正分成複數分量以改善應力修正。例如，在X方向校正與應用之後進行Y方向校正與應用。某些電晶體設計可能具有45度的特徵部偏移，因此可執行第三對準修正，並且可執行第四對準修正、第五對準修正等等。因此，藉由將背側對準校正分成複數分量方向，實現了對準圖案化的精度與準確度。

在前述說明中，已提出具體細節，例如處理系統的特定幾何形狀以及在此所使用之各種構件與程序的說明。然而，吾人應理解，在此之技術可在背離這些具體細節的其他實施例中被加以實施，且此種細節係為了解釋之目的而非限制。在此所揭露的實施例已參考隨附圖式進行說明。同樣地，為了解釋之目的，已提出具體的數目、材料、以及配置，以提供完善理解。儘管如此，實施例可在不具有該等具體細節的情況下被加以實施。具有實質上相同功能結構的構件係以相似的參考符號所表示，並因此可省略任何冗長的敘述。

當然，如在此所述之不同步驟的論述順序係為了簡明目的而呈現。大體而言，這些步驟可用任何適當的順序進行。此外，雖然在此之不同特徵、技術、配置等等之各者可在本揭露內容中的不同處加以論述，但吾人係意欲相互獨立或相互結合地執行每一概念。因此，本揭露內容可用諸多不同方式體現及看待。

各種技術已說明為多個分離的操作以助於理解各種實施例。說明的順序不應視為暗示這些操作必須依賴該順序。這些操作的確不需以所呈現的順序進行。所述之操作可用不同於所述之實施例的順序進行。可進行各種額外的操作及/或所述之操作可在額外實施例中省略。

依據本揭露內容，如在此所使用的「基板」或「目標基板」一般係指受到處理的物件。基板可包括裝置(尤其係半導體或其他電子裝置)的任何材料部分或結構，並且例如可為基底基板結構，如半導體晶圓、初縮遮罩、或在基底基板結構上或覆蓋於其上的層(例如薄膜)。因此，基板不限於經圖案化或未經圖案化的任何特定基底結構、下伏層或覆蓋層，而係考量包括任何此種層或基底結構、以及層及/或基底結構的任何組合。本說明或許參照特定種類的基板，但這僅係為了說明之目的。

熟習本技術者亦將理解，可對以上所解釋之技術的操作做出諸多變化並且仍同時達到本揭露內容之相同目的。此種變化係意欲由本揭露內容的範圍所涵蓋。因此，本揭露內容之實施例的上述說明並非意欲限制。本揭露內容之實施例的任何限制反而係呈現在下列請求項中。

100:對準樹 L1:層 L2:層 L2x:硬遮罩(層) L2y:硬遮罩(層) L7:層 L11:硬遮罩(層) L11x:光阻層(硬遮罩) L11y:光阻層(硬遮罩) L12:層 400:方法 S410:步驟 S420:步驟 S430:步驟 S440:步驟 510:第一應力源膜 610:第二應力源膜 710:晶圓 720:第一光阻層 730:第二光阻層 900:穿孔 1000:穿孔 1100:方法 S1130:步驟 S1150:步驟 1300:方法 S1320:步驟

作為範例所提出的本揭露內容之各種實施例將參照下列圖式進行詳細說明，其中相似的符號係參照相似的元件，且其中：

圖1為顯示在製作光罩之前所準備之對準樹(alignment tree)的圖；

圖2A至2D顯示疊加圖案化誤差的一範例；

圖3A例示不具有晶圓應力校正之二個層的對準；

依照本揭露內容之某些實施例，圖3B例示具有在X方向上之晶圓應力校正之二個層的對準；

依照本揭露內容之某些實施例，圖3C例示具有在Y方向上之晶圓應力校正之圖3B所示之該等層的進一步對準；

依照本揭露內容之某些實施例，圖4為例示藉由校正在二個方向上之晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的一示範方法的流程圖；

依照本揭露內容之某些實施例，圖5A至5D例示修正在第一方向上之晶圓之工作表面的疊加對準；

依照本揭露內容之某些實施例，圖6A至6D例示修正在第二方向上之圖5A至5D所示之晶圓之工作表面的疊加對準；

依照本揭露內容之某些實施例，圖7A至7D例示所使用之微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE，litho-etch-litho-etch)程序；

依照本揭露內容之某些實施例，圖8A至8D例示所使用之微影-凍結-微影-蝕刻(LFLE，litho-freeze-litho-etch)程序；

依照本揭露內容之某些實施例，圖9A至9C例示校正僅在X方向上之晶圓翹曲與彎曲；

依照本揭露內容之某些實施例，圖10A至10C例示校正僅在Y方向上之晶圓翹曲與彎曲；

依照本揭露內容之某些實施例，圖11為例示藉由校正在單一軸上之晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的一示範方法的流程圖；

依照本揭露內容之某些實施例，圖12A至12D例示平均X與Y校正的一示範結果；以及

依照本揭露內容之某些實施例，圖13為例示藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的一示範方法的流程圖。

L1:層

L7:層

L11:硬遮罩(層)

L11x:光阻層(硬遮罩)

L11y:光阻層(硬遮罩)

610:第二應力源膜

Claims (20)

1. 一種藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，包含： 接收具有一工作表面以及一背側表面的一晶圓，該工作表面具有至少經部分加工之半導體裝置，該背側表面係相對於該工作表面； 在該背側表面上形成一第一應力源膜，該第一應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之一第一方向上的該工作表面的疊加對準，並且不包含在橫越該晶圓之該工作表面之一第二方向上的疊加對準，該第二方向係不同於該第一方向；以及 在該晶圓的該工作表面上形成一或更多第一半導體結構，該等第一半導體結構係在該第一方向上對準。
2. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係相對於該第一方向旋轉至少15度。
3. 如請求項2所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係相對於該第一方向旋轉45度。
4. 如請求項2所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係與該第一方向正交。
5. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，更包含： 在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及 在該晶圓的該工作表面上形成一或更多第二半導體結構，該等第二半導體結構係在該第二方向上對準。
6. 如請求項5所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第一應力源膜與該第二應力源膜係在微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE，litho-etch-litho-etch)程序或微影-凍結-微影-蝕刻(LFLE，litho-freeze-litho-etch)程序中加以形成。
7. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，更包含： 在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及 修正在該晶圓之該工作表面上的該等第一半導體結構，經修正之該等第一半導體結構係在該第二方向上對準。
8. 如請求項7所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第一應力源膜與該第二應力源膜係在LELE程序或LFLE程序中加以形成。
9. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，更包含： 在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之前，於該背側表面上形成一第二應力源膜，該第二應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之該第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及 在該晶圓的該工作表面上形成該等第一半導體結構之後，修正在該晶圓之該工作表面上的該等第一半導體結構，經修正之該等第一半導體結構係在該第二方向上對準。
10. 如請求項9所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第一應力源膜與該第二應力源膜係在微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE)程序或微影-凍結-微影-蝕刻(LFLE)程序中加以形成。
11. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第一應力源膜係基於在該第一方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化。
12. 如請求項1所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第一應力源膜係使用直寫圖案化而加以圖案化。
13. 一種藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，包含： 接收具有一工作表面以及一背側表面的一晶圓，該工作表面具有至少經部分加工之半導體裝置，該背側表面係相對於該工作表面； 在該背側表面上形成一應力源膜，該應力源膜修正在橫越該晶圓之該工作表面之第一與第二方向上的該工作表面的疊加對準；以及 在該晶圓的該工作表面上形成一或更多半導體結構，該等半導體結構係在該第一與第二方向上對準。
14. 如請求項13所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該應力源膜係基於在該第一與第二方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化。
15. 如請求項14所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該應力源膜係基於α倍之在該第一方向上之該晶圓的翹曲測量值以及(1- α)倍之在該第二方向上之該晶圓的翹曲測量值而加以圖案化，其中0 ≤ α ≤ 1。
16. 如請求項15所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中α為½。
17. 如請求項13所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該應力源膜係使用直寫圖案化而加以圖案化。
18. 如請求項13所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係相對於該第一方向旋轉至少15度。
19. 如請求項18所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係相對於該第一方向旋轉45度。
20. 如請求項18所述之藉由校正晶圓形狀以改善圖案化之疊加對準的方法，其中該第二方向係與該第一方向正交。