TWI585518B - 晶圓圖案化製程 - Google Patents

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劉丞祥
黃兆義
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華邦電子股份有限公司
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

晶圓圖案化製程
本發明是有關於一種半導體製程，且特別是有關於一種簡化曝光操作的晶圓圖案化製程。
對於先進半導體製程中，由於設計法則(design rule)及臨界尺寸(critical dimension)微縮，特別是動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory，DRAM)具有大面積陣列結構的積體電路組合，常為了微縮記憶單元面積同時避開阻擋層或增加與底層矽接觸面積(Sicon contact area)，而需要一些層別需要特別的斜角度(tilt)或彎曲(wiggle shape)之設計。
然而，特定斜角度的圖案微影(lithograohy)成像會增加許多的困難及製程裕度(process window)的考量。首先，照光須制定特殊的照明模式設計，或是曝光機需配備高階的照明模組。接著，光學鄰近修正術(optical proximity correction，OPC)處理的部份，其單元處理時間較長及困難度較高，其陣列邊緣需多次最佳化調整並特別處理。再來，光罩製作上，由於光罩讀寫時間大幅增加，進而導致光罩製作成本居高不下及光罩的關鍵尺寸均勻度(critical dimension uniformity，CDU)控制不易。最後導致製程寬容度不佳及線性圖樣邊界較為粗糙等問題。因此，如何簡化此類特殊曝光圖樣所可能造成的製程問題，對於微影製程是一個重要課題。
本發明提出一種晶圓圖案化製程，其主要是採用不同光罩，並透過控制晶圓或光罩的轉動角度來實現特殊角度之曝光應用，在晶圓布局(layout)上，同時可達到製程的簡易性，更可減少製程之成本並增加製程的寬容度。
本發明提供一種晶圓圖案化製程，包括：提供一晶圓，其具有多個刻痕，其分別位於晶圓的邊緣；使用一曝光機，並根據晶圓的所述刻痕中的第一刻痕為參考點，以執行第一次曝光操作；根據第一刻痕決定一轉動角度，並執行一轉動操作；以及對晶圓執行第二次曝光操作。
在本發明的一實施例中，上述的刻痕中的第一刻痕為參考點，以執行第一次曝光操作之步驟之前包括根據所述晶圓的第一刻痕決定一固定角度。
在本發明的一實施例中，根據上述的第一次曝光結果決定轉動角度，以執行一轉動操作之步驟包括將晶圓以所述固定角度為基準，旋轉轉動角度。
在本發明的一實施例中，旋轉轉動角度為順時針方向轉動或逆時針方向轉動。
在本發明的一實施例中，根據上述的第一次曝光結果決定轉動角度，以執行一轉動操作之步驟包括將曝光機的一光罩以所述固定角度為基準，旋轉轉動角度。
在本發明的一實施例中，旋轉轉動角度為順時針方向轉動或逆時針方向轉動。
在本發明的一實施例中，上述的光罩包括至少一圖案，至少一圖案包括方形、矩形、線形或其組合。
在本發明的一實施例中，執行上述的第一次曝光操作步驟之後，更包括進行一顯影操作。
在本發明的一實施例中，進行上述的顯影操作步驟之後，更包括進行一蝕刻操作。
基於上述，本發明所提出的一種晶圓圖案化製程，透過不同光罩，並控制晶圓或光罩的轉動角度來實現特殊角度之曝光應用，藉此可達到製程的簡易性，更可減少製程之成本並增加製程的寬容度。
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。
現將詳細參考本揭露之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。
一般而言，所謂的圖案微影技術(patterning lithography)就是將設計好的線路圖樣，完整且精確地複製到晶圓上，而半導體廠通常需將設計好的圖樣製作成光罩，應用光學成像的原理，將圖樣投影至晶圓上。由光源發出的光，只有經過光罩透明區域的部分可以繼續通過透鏡，而呈像在晶圓表面。
詳細來說，通常進行圖案微影技術時，首先，晶圓的表面上事先經清潔處理，再塗抹上類似底片功能的感光化學物質，稱為光阻劑(photo resist)。接著，通過光罩及透鏡的光線會與光阻劑產生反應(通常稱此步驟為曝光操作)。而曝光後的晶圓需再經顯影操作，以化學方式處理晶圓上曝光與未曝光的光阻劑，即可將光罩上的圖樣完整地轉移到晶片上。然後，接續蝕刻操作。
為了更清楚說明，底下即搭配圖1的晶圓圖案化製程的流程圖以及下文中的圖2、3的晶圓圖案化製程的操作示意圖，以說明本發明的晶圓100具體的曝光操作之流程。
圖1是依照本發明的一種晶圓圖案化製程的流程圖。在本實施例中，晶圓圖案化製程採用雙重曝光操作進行說明，但不以此為限。請參照圖1，首先，提供一晶圓，其具有多個刻痕，所述刻痕分別位於晶圓的邊緣(步驟S110)。接著，使用一曝光機，並根據晶圓的所述刻痕中的一刻痕為參考點，以執行第一次曝光操作(步驟S120)。再來，根據第一次曝光結果決定一轉動角度，並執行一轉動操作(步驟S130)。最後，對晶圓執行第二次曝光操作(步驟S140)。需注意的是，上述轉動角度是由預曝光於晶圓上的圖案中的特定斜角度所決定(此部分容後配合圖2進行詳細說明)。
圖2是依照本發明的一實施例的晶圓轉動操作的示意圖。請參照圖2，晶圓100的外部邊緣上具有多個刻痕，基於簡潔記載之原則，僅繪示刻痕70、90，但並不以此為限制。在本實施例中，兩刻痕70、90之間的夾角(也就是轉動角度Θ 2)是決定於預執行曝光操作在晶圓100上的線性圖樣(即光罩上的圖樣)與水平線之間的夾角Θ 1，換句話說，夾角Θ 1等於轉動角度Θ 2，如圖2所示。
更具體而言，當預執行曝光操作在晶圓100上的區塊50中的線性圖樣51與水平線之間的夾角Θ 1，則在曝光操作上，由於夾角Θ 1等於轉動角度Θ 2，故在轉動操作上，將以刻痕70為基準將晶圓100旋轉對應的轉動角度Θ 2至刻痕90之位置。此時，進行曝光操作之後，即可顯現為區塊50中的線性圖樣53，如圖2所示。在其他實施例中，亦可將光罩(未繪示)旋轉對應的轉動角度Θ 2，以使在曝光操作下讓晶圓100顯現為線性圖樣53。此外，上述晶圓100或是光罩的轉動操作可以依照晶圓100外部邊緣上的刻痕以順時針方向轉動或是逆時針方向轉動，在本實施例中，晶圓100採用逆時針方向轉動，以進行曝光操作，但不以此為限制。
圖3是依照本發明的一實施例的晶圓圖案化製程的操作示意圖。請參照圖3，首先，晶圓圖案化製程上以光罩對於晶圓100進行第一次曝光操作，以完成第一類型之圖樣製作。詳細而言，透過晶圓100外部邊緣上的刻痕的其中之一為參考點，根據該所述刻痕決定一固定角度作為起始位置，以進行第一次曝光操作。在本實施例中，所述起始位置的固定角度為0度，但不以此為限制。
接著，根據第一次曝光結果決定第一類型圖樣形成所需之轉動角度Θ，以控制光罩(未繪示)或晶圓100旋轉第一類型圖樣形成所需之轉動角度Θ。本實施例中，若光罩具有多類型圖樣，例如是方形、矩形、線形或其組合等，則重複上述第二類型圖樣製作方式加以完成。
請繼續參照圖3，最後，以第一類型圖樣作為參考點，將光罩或晶圓旋轉一轉動角度Θ，而後方進行第二類型圖樣之曝光操作。此外，值得一提的是，上述晶圓是光罩的轉動操作可以依照晶圓外部邊緣上的刻痕以順時針方向轉動或是逆時針方向轉動，在本實施例中，晶圓100採用逆時針方向轉動，以進行不同類型圖樣的曝光操作，但不以此為限制。藉此，上述轉動操作致使晶圓100曝光完成之圖樣將可根據設計需求搭配任意角度之執行轉動操作。
綜上所述，本發明所提出的一種晶圓圖案化製程，透過不同光罩並控制晶圓或光罩的轉動角度來實現特殊角度(例如是斜角度)之曝光應用，藉此大幅減少線性圖邊界上的粗糙程度，亦可簡化曝光操作的複雜度，進而減少製程之成本並增加製程的寬容度。
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。
50：區塊 51、53：線性圖樣 70、90：刻痕 100：晶圓 S110-S140：晶圓圖案化製程的步驟 Θ 1：夾角 Θ、Θ 2：轉動角度
圖1是依照本發明的一種晶圓圖案化製程的流程圖。 圖2是依照本發明的一實施例的晶圓轉動操作的示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的晶圓圖案化製程的操作示意圖。
S110-S140：晶圓圖案化製程的步驟

Claims (9)

  1. 一種晶圓圖案化製程，用以將一光罩上之圖案轉移至一晶圓上，包括：提供一晶圓，具有多個刻痕，該些刻痕分別位於該晶圓的邊緣；使用一曝光機，並根據該些刻痕中的第一刻痕為參考點，以執行第一次曝光操作；根據一第一次曝光結果決定一轉動角度，並執行一轉動操作；以及對該晶圓執行第二次曝光操作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述晶圓圖案化製程，其中依照該些刻痕中的該第一刻痕為參考點，以執行第一次曝光操作之步驟之前包括：根據該晶圓的第一刻痕決定一固定角度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述晶圓圖案化製程，其中根據該第一次曝光結果決定該轉動角度，以執行一轉動操作之步驟包括：將該晶圓以該固定角度為基準，旋轉該轉動角度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述晶圓圖案化製程，其中旋轉該轉動角度為順時針方向轉動或逆時針方向轉動。
  5. 如申請專利範圍第2項所述晶圓圖案化製程，其中根據該第一次曝光結果決定該轉動角度，以執行一轉動操作之步驟包括：將該光罩以該固定角度為基準，旋轉該轉動角度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述晶圓圖案化製程，其中旋轉該轉動角度為順時針方向轉動或逆時針方向轉動。
  7. 如申請專利範圍第5項所述晶圓圖案化製程，其中該光罩包括至少一圖案，該至少一圖案包括方形、矩形、線形或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述晶圓圖案化製程，其中執行該第一次曝光操作步驟之後，更包括：進行一顯影操作。
  9. 如申請專利範圍第8項所述晶圓圖案化製程，其中進行該顯影操作步驟之後，更包括：進行一蝕刻操作。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887904A (en) * 1985-08-23 1989-12-19 Canon Kabushiki Kaisha Device for positioning a semi-conductor wafer
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