TWI677772B - 先進製程控制方法 - Google Patents

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Ying Ming Cheng
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聯華電子股份有限公司
United Microelectronics Corp.
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Abstract

先進製程控制方法包括以下步驟。提供晶圓。晶圓包括前層圖案於其上，及光阻塗佈在前層圖案上。執行曝光機的對準曝光程式，以對晶圓之數個曝光單元中的光阻進行曝光。對晶圓進行顯影步驟，以形成後層圖案在前層圖案上。量測晶圓少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到第一疊對數據。量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到第二疊對數據。根據第一疊對數據與第二疊對數據再計算得到新曝光參數，並回饋更新新曝光參數至曝光機。

Description

先進製程控制方法
本發明是有關於一種先進製程控制方法，且特別是有關於一種半導體先進製程控制方法。
在半導體積體電路(integrated circuit,IC)技術中，微影技術的使用頻率頻繁且為影響產品最終良率的重要因素。微影技術主要是將光罩上的IC圖案轉移至晶片上。轉移至晶片上的每個階層的IC圖案需要互相對準，否則，只要有一個階層的IC圖案偏移而未對準其他階層的IC圖案，就會導致產品的最終良率大幅度地降低，嚴重的甚至會發生報廢。而曝光機的曝光程式是否無誤且精準，為決定IC圖案轉移結果的一個很重要的因素。
本發明係有關於一種先進製程控制方法，能改進曝光機的曝光參數，以得到疊對更精準的曝光圖案。
根據一實施例，係提出一種先進製程控制方法，其包括以下步驟。提供晶圓。晶圓包括前層圖案於其上，及光阻塗佈在前層圖案上。執行曝光機的對準曝光程式，以對晶圓之數個 曝光單元中的光阻進行曝光。對晶圓進行顯影步驟，以形成後層圖案在前層圖案上。量測晶圓少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到第一疊對數據。量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到第二疊對數據。根據第一疊對數據與第二疊對數據再計算得到新曝光參數，並回饋更新新曝光參數至曝光機。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
102‧‧‧提供晶圓
104‧‧‧塗佈光阻在晶圓的前層圖案上
106‧‧‧執行曝光機的對準曝光程式，以對晶圓之數個曝光單元中的光阻進行曝光
108‧‧‧對晶圓進行顯影步驟，以形成後層圖案在前層圖案上
110‧‧‧量測晶圓少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況
112‧‧‧第一疊對數據
114‧‧‧量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況
116‧‧‧第二疊對數據
118‧‧‧根據第一疊對數據/第二疊對數據再計算得到新曝光參數
120‧‧‧新曝光參數
250‧‧‧曝光晶圓
252‧‧‧判斷是否標記執行第一CPE
254‧‧‧曝光機維持原曝光參數
256‧‧‧判斷是否是第一次執行CPE
258‧‧‧開啟量測疊對情況的標記
260‧‧‧判斷疊對情況是否不合規範
262‧‧‧判斷是否進行第一CPE
264‧‧‧取消當批次晶圓執行第一CPE的標記，並使下批次晶 圓進行曝光程序
266‧‧‧進行第二CPE
268‧‧‧進行CPE
270‧‧‧判斷是否到達預設次數或時間
272‧‧‧判斷機台維修後製程參數是否偏移
274‧‧‧使用原曝光參數對下批次晶圓進行曝光程序
276‧‧‧重設設定
第1圖繪示根據一實施例之先進製程控制方法流程圖。
第2圖繪示根據一實施例之先進製程控制系統設計。
實施例提供一種先進製程控制方法，能精確調整曝光機的之對準曝光程式的曝光參數，以顯著提升晶圓上之前、後層圖案的對準程度。
第1圖繪示根據一實施例之先進製程控制方法流程圖。首先，在步驟102中，提供一晶圓。實施例中，晶圓包括一前層圖案於其上。前層圖案可為形成在晶圓上的一材料層，經過曝光、顯影、蝕刻步驟得到的材料圖案。實施例中，晶圓可以批次(lot)晶圓到各個製程站點進行製程。舉例來說，一批次包括25 片晶圓。
然後，在步驟104中，塗佈一光阻在晶圓的前層圖案上。光阻可直接形成在前層圖案上，光阻與前層圖案之間也可能有其他的材料層。
接著，在步驟106中，執行一曝光機的一對準曝光程式，以對晶圓之數個曝光單元中的光阻進行曝光。舉例來說，曝光機可為掃描式(scanner)機台。
然後，在步驟108中，對晶圓進行顯影步驟，以形成後層圖案在前層圖案上。後層圖案可為光阻經過曝光顯影後形成的圖案，或可為從光阻向下轉移至材料層的圖案。
在步驟110中，量測晶圓少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到一第一疊對數據112。
在步驟114中，量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到一第二疊對數據116。一些實施例中，第二疊對數據是藉由量測晶圓所有(100%)曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況得到。步驟114可在步驟110之後進行。
在步驟118中，根據第一疊對數據112/第二疊對數據116再計算得到一新曝光參數120。此外，回饋更新新曝光參數120至曝光機。步驟118可在步驟110或步驟114之後進行。
在本揭露中，利用疊對數據(例如第一疊對數據 112、第二疊對數據116)計算得到新曝光參數120，並回饋更新新曝光參數120至曝光機的方法可稱作每曝光之校正(correction per exposure；CPE)。其中僅利用第一疊對數據112(即沒有執行步驟114)的每曝光之校正簡稱第一CPE。而有利用第二疊對數據116(即有執行步驟114)的每曝光之校正簡稱第二CPE。
相較於藉由步驟110得到的第一疊對數據112，藉由步驟114得到的第二疊對數據116是根據更多晶圓曝光單元的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況獲得，因此藉由第二疊對數據116能更精確校正新曝光參數120，使之後進行步驟106的其他晶圓能以使用新曝光參數120的對準曝光程式被曝光，而顯著地使前層圖案與後層圖案之間的疊對更為精準。實施例中，第一疊對數據112與第二疊對數據116可根據需求，分別以不同的權重計算以得到新曝光參數120。舉例而言，第二疊對數據116的權重可大於第一疊對數據112的權重。
實施例中，雖然由量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況所得到的第二疊對數據116可造成較佳的新曝光參數120，但量測較多曝光單元的數據相對需要花費更多的測試時間，因此可適當地挑選、設定執行量測第二疊對數據116的時機。
舉例來說，一實施例中，是在曝光機維修之後，進行步驟114以得到第二疊對數據116。一實施例中，是在一型號之晶圓第一次執行對準曝光程式時，進行步驟114以得到第二疊 對數據116。一實施例中，是在製程發生異常時，進行步驟114以得到第二疊對數據116。一實施例中，是在與晶圓相關型號之產品需求量大時，進行步驟114以得到第二疊對數據116。一實施例中，是在與晶圓相關型號之產品久未執行曝光機的對準曝光程式時，進行步驟114以得到第二疊對數據116。其他實施例中，亦可根據人員經驗或實際需求，決定進行步驟114以得到第二疊對數據116的時機。
實施例中，晶圓在經過步驟110或步驟114之後可進行後續製程，例如重工(rework)或其它形成、處理材料層等步驟。
第2圖繪示根據一實施例之先進製程控制系統設計。在步驟250中，曝光晶圓。舉例來說，可以掃描式曝光機，以使用原曝光參數的對準曝光程式對晶圓進行曝光。
之後，在步驟252中，判斷是否標記執行第一CPE。若晶圓沒有被標記，進行至步驟254，曝光機維持原曝光參數，並可以原曝光參數對下批次晶圓執行對準曝光程式。一實施例中，在步驟252中，若晶圓沒有被標記，晶圓能在量測少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，而得到第一疊對數據之後，根據第一疊對數據決定晶圓是否需要重工，或進行後續製程，但第一疊對數據並未用來產生新的曝光參數。
請參照第2圖，在步驟252中，若晶圓有被標記執行第一CPE，則進行至步驟256，判斷是否第一次執行CPE程序。 若是晶圓是第一次執行CPE程序，進行至步驟258，開啟量測疊對情況的標記(flag on)，並量測晶圓少於50%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況(如第1圖的步驟110)，而得到第一疊對數據。接著，進行步驟260，判斷(第一疊對數據之)疊對情況是否不合規範。若沒有不合規範，進行至步驟262，判斷是否進行第一CPE。若不進行第一CPE，進行至步驟264，取消當批次晶圓執行第一CPE的標記(即第一疊對數據並未用來產生新曝光參數)，並使下批次晶圓(以使用原曝光參數的對準曝光程式)進行曝光程序。
請參照第2圖，若步驟262中判斷出要進行第一CPE，則進行至步驟266，進行第二CPE，亦即量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況(如第1圖的步驟114)，而得到第二疊對數據(如第1圖的第二疊對數據116)，並根據第一疊對數據/第二疊對數據再計算得到新曝光參數(如第1圖的步驟118、新曝光參數120)，並回饋更新新曝光參數至曝光機，使得到達曝光機的下批次晶圓能以使用新曝光參數的對準曝光程式進行曝光，得到疊對更為精準的前層圖案與後層圖案。
在步驟260中，若判斷疊對情況是不合規範，進行步驟268，進行CPE。步驟268的CPE可依現場人員的實際經驗，根據疊對數據調整曝光參數，使得到達曝光機的下批次晶圓能以使用經人員調整過之曝光參數的對準曝光程式進行曝光。一些實 施例中，在步驟268中，當經現場人員推判不合規範的疊對情況是突發異常，而非製程偏移時，現場人員也能維持曝光機的原曝光參數，並以原曝光參數對下批次晶圓執行對準曝光程式。
在步驟256中，若判斷出不是第一次執行CPE程序，則進行至步驟270，判斷是否到達預設次數或時間。若步驟270是判斷出到達預設次數或時間，接著進行至步驟258。若步驟270是判斷出未到達預設次數或時間，則進行至步驟272中，判斷機台維修後製程參數是否偏移。若步驟272判斷出製程參數沒有偏移，進行至步驟274，使用原曝光參數對下批次晶圓進行曝光程序。若步驟272判斷出製程參數有偏移，進行至步驟276，重設設定，例如重設曝光機的執行次數。
根據實施例，先進製程控制方法包括量測晶圓至少75%之曝光單元中的前層圖案與後層圖案之間的疊對情況，以得到第二疊對數據，並根據第二疊對數據計算得到新曝光參數，再回饋更新新曝光參數至曝光機，如此能精確調整曝光機的之對準曝光程式，而顯著提升晶圓上之前、後層圖案的對準程度。
綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種先進製程控制方法，包括：提供一晶圓，該晶圓包括一前層圖案於其上，及一光阻塗佈在該前層圖案上；執行一曝光機的一對準曝光程式，以對該晶圓之數個曝光單元中的該光阻進行曝光；對該晶圓進行顯影步驟，以形成一後層圖案在該前層圖案上；量測該晶圓少於50%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到一第一疊對數據；量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到一第二疊對數據；根據該第一疊對數據與該第二疊對數據再計算得到一新曝光參數，並回饋更新該新曝光參數至該曝光機。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是量測該晶圓所有該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在該曝光機維修之後，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在一型號之該晶圓第一次執行該對準曝光程式時，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在製程發生異常時，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在與該晶圓相關型號之產品需求量大時，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在與該晶圓相關型號之產品久未執行該對準曝光程式時，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中是在量測該晶圓少於50%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第一疊對數據之後，量測該晶圓至少75%之該些曝光單元中的該前層圖案與該後層圖案之間的疊對情況，以得到該第二疊對數據。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之先進製程控制方法，其中該第一疊對數據與該第二疊對數據是分別以不同的權重計算以得到該新曝光參數。
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