TWI792828B

TWI792828B - 微影方法

Info

Publication number: TWI792828B
Application number: TW111100066A
Authority: TW
Inventors: 呂美蓉; 黃奕寶; 吳健偉
Original assignee: 力晶積成電子製造股份有限公司
Priority date: 2022-01-03
Filing date: 2022-01-03
Publication date: 2023-02-11
Also published as: TW202328804A

Abstract

一種微影方法，其包括以下步驟：提供晶圓，其被曝光面分為多個曝光區；計算多個曝光區中每一個的對應偵測數；藉由偵測數，定義多個曝光區中的至少一可補正區；以及藉由至少一可補正區的偏移量，判斷是否對至少一可補正區進行曝光補正。

Description

微影方法

本發明是有關於一種半導體製程中的方法，且特別是有關於一種微影方法。

在一般的半導體製程中，常藉由微影（photolithography）及蝕刻來形成所需的電路布局。微影的步驟包括：將光阻塗佈（coating）在目標體上（通常為：晶圓；但不限）；再將塗有光阻的目標體放置於夾盤（chuck）；然後，對目標體上的光阻進行曝光；之後，對目標體上的被曝光的光阻進行顯影。

而在前述的曝光過程中，通常是將光罩圖案投影至對焦的目標體的曝光區（shot）上。實務上，前述的目標體可以是目標體的曝光面上方，曝光裝置（如：曝光機）可投影對應的光罩圖案具有最佳焦點平面處。隨著微影步驟中之臨界尺寸（Critical Dimension，CD）的縮小，對焦的一致性就會越趨於重要。

基於上述，若晶圓夾盤及/或放置於其上的目標體平坦度不佳，則在曝光的過程中可能會有散焦（defocus）的可能。一般而言，前述的散焦可以在手動模式（manual mode）下藉由多焦（multi focus）步驟進行曝光補正。但是，這樣可能會增加不良品的產出且/或造成重工，進而降低半導體製程的效率。

本發明提供一種微影方法，其可以預先自動補正，以降低不良品的產出，進而提升機台的產出量且/或提升半導體製程的效率。

本發明的微影方法包括以下步驟：提供第一晶圓，其被曝光面分為多個曝光區；計算多個曝光區中每一個的對應偵測數；藉由偵測數，定義多個曝光區中的至少一可補正區；以及藉由至少一可補正區的偏移量，判斷是否對至少一可補正區進行曝光補正。

在本發明的一實施例中，定義至少一可補正區的步驟包括：定義多個曝光區中的一個特定曝光區；以及藉由特定曝光區的偵測數及異於特定曝光區的其他多個曝光區中的至少其中之一的偵測數判斷特定曝光區是否為可補正區。

在本發明的一實施例中，判斷特定曝光區是否為可補正區的步驟包括：判斷特定曝光區的偵測數是否等於偵測數極大值；以及判斷異於特定曝光區的其他多個曝光區中的至少其中之一的偵測數的總合是否大於周邊偵測數臨界值。

在本發明的一實施例中，異於特定曝光區的其他多個曝光區與特定曝光區相鄰。

在本發明的一實施例中，判斷是否對至少一可補正區進行曝光補正的步驟包括：若至少一可補正區的偏移量大於可補正值且小於警示值，則對至少一可補正區進行多重焦點曝光自動預先補正。

在本發明的一實施例中，對至少一可補正區進行多重焦點曝光自動預先補正步驟包括：依據至少一可補正區的偏移量，調整對至少一可補正區進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。

在本發明的一實施例中，第一晶圓被置於晶圓夾盤上以進行計算多個曝光區中每一個的對應偵測數的步驟，且微影方法更包括：於完成判斷是否對至少一可補正區進行曝光補正的步驟之後，將第一晶圓自晶圓夾盤取下；於將第一晶圓自晶圓夾盤取下之後，將第二晶圓置於晶圓夾盤上；以及依據第一晶圓的至少一可補正區的偏移量或位置，判斷第二晶圓的至少一曝光區的偏移量是否大於可補正值且小於警示值。

在本發明的一實施例中，微影方法更包括：依據第一晶圓的至少一可補正區的偏移量或位置，調整對第二晶圓進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。

在本發明的一實施例中，微影方法更包括：依據第二晶圓的至少一曝光區的偏移量，調整對第二晶圓進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。

在本發明的一實施例中，微影方法藉由至少一裝置執行。裝置包括曝光單元以及處理單元。處理單元訊號連接於曝光單元。

基於上述，本發明的微影方法可以預先自動補正，以降低不良品的產出，進而提升機台的產出量且/或提升半導體製程的效率。

圖1是依照本發明的一實施例的一種微影方法的部分流程示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一晶圓的被曝光面的晶圓繪照示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一晶圓的被曝光面的晶圓繪照示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的另一晶圓的被曝光面的示意圖。圖5是依照本發明的一實施例的一種裝置示意圖。舉例而言，圖2可以是一晶圓的被曝光面的曝光區上，各個曝光區（以虛線表示；且其內具有對應的數值）所對應的偵測元件的數量的晶圓繪照示意圖；且，圖3可以是該晶圓的被曝光面的曝光區上，各個曝光區所對應的偏移量的晶圓繪照示意圖。另外，為求清楚表示，圖2及圖3中未一一標示所有曝光區的符號。另外，圖2及圖3中的數值僅為示例性地舉例，並非用於限制本發明。

請參照圖1及圖2，提供一晶圓。晶圓可以被置於晶圓夾盤（wafer chuck）上。晶圓可以具有被曝光面。也就是說，於後續的步驟中，晶圓的被曝光面適於被光照射。如圖2所示，曝光面可以被分為多個曝光區（shot）。在後續的製程中，一個曝光區可以對應於一個晶粒（die）或多個晶粒，但本發明不限於此。

值得注意的是，在一般的半導體製程中，一個曝光區的範圍並未限定為需對應於一個完整晶粒的範圍。以位於晶圓邊緣（wafer edge）的邊緣曝光區（edge shot）（如：曝光區S(9,2)）為例，其可能對應於完整曝光區（full shot）。以位於晶圓邊緣（wafer edge）的邊緣曝光區（如：曝光區S(11,10)）為例，其可能對應於不完整的無效曝光區（ugly shot）。另外，為求簡單表示，於圖2或其他類似的圖式中，可能省略繪示了晶圓的缺口（notch）或平邊（flat）。

請繼續參照圖1及圖2，計算各個曝光區的對應偵測數。在一實施例中，在進行前述曝光過程中或之前，對焦的品質控制（quality control）可以藉由對應於單一曝光區的多個偵測元件進行偏移量（tilt value）的量測，其方式例如是量測對應的對準標記在晶圓的曝光面上方的影像之散焦Z函數在X方向及/或Y方向上之相對偏移。以圖2為例，在圖2的晶圓繪照（wafer mapping）圖中，各個曝光區中所標示的數值即為示例性地表示其可以對應的偵測元件的數量。

請繼續參照圖1及圖2，藉由各個曝光區所對應的偵測元件的數量，以定義某一個曝光區是否為可補正區。前述的定義方式可以包括：先選定某一個曝光區；然後，藉由前述某一個曝光區所對應的偵測元件的數量以及其他曝光區（即，異於前述某一個曝光區中的至少一個）所對應的偵測元件的數量，以判斷前述某一個曝光區是否為可補正區。

以圖2中的曝光區S(5,10)為例，其對應的偵測元件的數量（即，10）小於所有曝光區對應的偵測元件的數量的最大值（如：在圖2的示例中為11）。因此，在後續的製程中，該曝光區S(5,10)基本上不會對應於完整的曝光區。也因此，由於對該曝光區S(5,10)的平坦度不佳不能做為預先補正的資訊來源，故該曝光區S(5,10)不能做為可補正區。

另外，為求簡單表示，於圖2中類似於曝光區S(5,10)的其他曝光區是以相同的圖案填滿方式標示。

以圖2中的曝光區S(2,8)為例，其對應的偵測元件的數量（即，11）相同於所有曝光區對應的偵測元件的數量的最大值（即，11）。然而，若探究相鄰於該曝光區S(2,8)的其他曝光區所對應的偵測元件的數量的總合，若前述的總合（如：曝光區S(1,8)所對應的偵測元件的數量為0，曝光區S(3,8)所對應的偵測元件的數量為11，曝光區S(2,7)所對應的偵測元件的數量為11，曝光區S(2,9)所對應的偵測元件的數量為0，且上述之總合為22）小於一周邊偵測數臨界值，則在後續的製程中，該曝光區S(2,8)不會做為可補正區。

另外，為求簡單表示，於圖2中類似於曝光區S(2,8)的其他曝光區是以相同的圖案填滿方式標示。

以圖2中的曝光區S(4,3)為例，其對應的偵測元件的數量（即，11）相同於所有曝光區對應的偵測元件的數量的最大值（即，11）。並且，若探究相鄰於該曝光區S(4,3)的其他曝光區所對應的偵測元件的數量的總合，若前述的總合（如：曝光區S(3,3)所對應的偵測元件的數量為11，曝光區S(5,3)所對應的偵測元件的數量為11，曝光區S(4,2)所對應的偵測元件的數量為7，曝光區S(4,4)所對應的偵測元件的數量為11，且上述之總合為40）大於或等於一周邊偵測數臨界值，則在後續的製程中，該曝光區S(4,3)可為可進行曝光補正的可補正區。

另外，為求簡單表示，於圖2中類似於曝光區S(4,3)的其他曝光區是以相同的圖案填滿方式標示。並且，為求簡單表示及流程說明的一致性，對於可進行曝光補正的可補正區仍採用對應的曝光區標示符號。

在本實施例中，前述的周邊偵測數臨界值可以依據實際的需求而定義，例如為：大於或等於偵測元件的數量的最大值的3倍；且小於偵測元件的數量的最大值的4倍。較佳地，例如為：偵測元件的數量的3倍至3.4倍。以對應於圖2的方式為例，其周邊偵測數臨界值示例中為35.2。

請參照圖1及圖3，在從多個曝光區中定義出適宜的可補正區之後，可以藉由某一可補正區的偏移量，判斷是否對該可補正區進行曝光補正。舉例而言，可以依據前述偵測元件對於該可補正區的進行偏移量測後的偏移量（tilt value），判斷是否對該可補正區進行曝光補正。

在一實施例中，曝光補正的方式包括依據前述的偏移量，對需要進行曝光補正的該可補正區進行曝光焦點位置的自動預先補正（可被稱為：多重焦點曝光）。

以圖3中的可補正區S(9,9)為例，若該可補正區的偏移量大於可補正值且小於警示值，則可以對該可補正區進行曝光補正。

以圖3中的可補正區S(10,8)為例，若該可補正區的偏移量小於可補正值，則可以不需要對該可補正區進行曝光補正。

以圖3中未繪示的可補正區為例，若該可補正區的偏移量大於警示值，則可能晶圓及/或晶圓夾盤的平整度已異常，需進行曝光焦點位置補正。

藉由上述的流程及/或判斷方式，即可完成用於半導體製程的微影方法中，對於是否需進行曝光補正的偵測及/或對應的曝光補正方式。

在一實施例中，上述的流程及/或判斷方式可以藉由一裝置自動化（auto）或半自動化（semi-auto）地執行。以圖5為例，適於執行上述的流程及/或判斷的裝置100可以包括曝光單元110及處理單元120。處理單元120與曝光單元110之間可以藉由有線訊號傳輸（wired signal transmission）及/或無線訊號傳輸（wireless signal transmission）的方式訊號連接。曝光單元110及/或處理單元120可以包含對應的硬體或軟體。舉例而言，曝光單元110可以包括曝光機及/或對應的軟體。舉例而言，處理單元120可以包括適於輸入、輸出、運算及/或儲存的硬體（如：電腦）及/或對應的軟體。舉例而言，可以藉由曝光單元110對前述的晶圓進行對應的偵測步驟及/或曝光補正步驟；且/或可以藉由處理單元120進行對應的資料判斷、資料處理及/或資料儲存。

請參照圖1及圖4，在對前述的晶圓完成上述的流程及/或判斷之後，可以將前述的晶圓自晶圓夾盤111上取下；然後，如圖4所示將另一晶圓300置於晶圓夾盤111上，以進行相同或相似於上述的流程及/或判斷。

在一實施例中，在對另一晶圓300進行相同或相似於上述的流程及/或判斷之前，可以依據先前所儲存的資訊，調整對另一晶圓300進行補正步驟的方式（如：調整對應的曝光量及/或調整對應的曝光位置）。

以圖4為例，另一晶圓300的一曝光區S3對應於晶圓夾盤111的位置與前述的曝光區S(9,9)對應於晶圓夾盤111的位置重疊（包括：完全重疊或部分重疊）。因此，可以針對晶圓300的該曝光區S3進行相似於上述的流程及/或判斷。舉例而言，可以針對晶圓300的該曝光區S3進行偵測，以依據該曝光區S3的偏移量，判斷是否適於進行後續的製程。

在一實施例中，若該曝光區S3的偏移量佳於前述的曝光區S(9,9)的偏移量（如：該曝光區S3的偏移量小於可補正值），則可能是在先前的步驟中，不預期的缺陷（如：掉落的細微粒子）造成暫時性地局部不平整。

在一實施例中，若該曝光區S3的偏移量相同或相近於前述的曝光區S(9,9)的偏移量（如：該曝光區S3的偏移量大於可補正值且小於警示值），則可能是晶圓夾盤111的缺陷，而造成無法直接排除性地局部不平整。在一實施例中，前述的缺陷可能可以藉由機台的預防保養（preventive maintenance，PM）而排除，但本發明不限於此。

在一實施例中，若該曝光區S3的偏移量劣於前述的曝光區S(9,9)的偏移量（如：該曝光區S3的偏移量更接近警示值；或，大於警示值），則在自動補正後將數據重新存於處理單元120內。

值得注意的是，本發明並未限定另一晶圓300的曝光區S3的大小及/或對應的曝光圖案需相同或不同先前的晶圓的任一曝光區的大小及/或對應的曝光圖案。也就是說，本發明的偵測步驟及/或曝光補正步驟可以適用於半導體製程中多批貨（multi-lots）的微影步驟。

綜上所述，藉由上述本發明的微影方法，可以預先自動補正，以降低不良品的產出，進而提升機台的產出量且/或提升半導體製程的效率。

100:裝置 110:曝光單元 111:晶圓夾盤 120:處理單元 300:晶圓 S(9,2)、S(5,10)、S(11,10)、S(2,7)、S(2,8)、S(2,9)、S(1,8)、S(3,8)、S(3,3)、S(4,3)、S(5,3)、S(4,2)、S(4,4)、S(9,9)、S(11,10)、S(10,8)、S3:曝光區 X、Y:方向

圖1是依照本發明的一實施例的一種微影方法的部分流程示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一晶圓的被曝光面的晶圓繪照示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一晶圓的被曝光面的晶圓繪照示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的另一晶圓的被曝光面的示意圖。圖5是依照本發明的一實施例的一種裝置示意圖。

Claims

一種微影方法，包括：提供第一晶圓，其被曝光面分為多個曝光區；藉由所述多個曝光區中每一個所對應偵測元件的數量以計算所述多個曝光區中每一個的對應偵測數，其中所述偵測數為自然數；藉由所述偵測數，定義所述多個曝光區中的至少一可補正區；以及藉由所述至少一可補正區的偏移量，判斷是否對所述至少一可補正區進行曝光補正。
如請求項1所述的微影方法，其中定義所述至少一可補正區的步驟包括：定義所述多個曝光區中的一個特定曝光區；以及藉由所述特定曝光區的偵測數及異於所述特定曝光區的其他所述多個曝光區中的至少其中之一的偵測數判斷所述特定曝光區是否為可補正區。
如請求項2所述的微影方法，其中判斷所述特定曝光區是否為所述可補正區的步驟包括：判斷所述特定曝光區的偵測數是否等於偵測數極大值；以及判斷異於所述特定曝光區的其他所述多個曝光區中的至少其中之一的偵測數的總合是否大於周邊偵測數臨界值。
如請求項2或3所述的微影方法，其中異於所述特定曝光區的其他所述多個曝光區與所述特定曝光區相鄰。
如請求項1所述的微影方法，其中判斷是否對所述至少一可補正區進行曝光補正的步驟包括：若所述至少一可補正區的偏移量大於可補正值且小於警示值，則對所述至少一可補正區進行多重焦點曝光自動預先補正。
如請求項5所述的微影方法，其中對所述至少一可補正區進行多重焦點曝光自動預先補正步驟包括：依據所述至少一可補正區的偏移量，調整對所述至少一可補正區進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。
如請求項5所述的微影方法，其中所述第一晶圓被置於晶圓夾盤上以進行計算所述多個曝光區中每一個的對應偵測數的步驟，且所述微影方法更包括：於完成判斷是否對所述至少一可補正區進行曝光補正的步驟之後，將所述第一晶圓自所述晶圓夾盤取下；於將所述第一晶圓自所述晶圓夾盤取下之後，將第二晶圓置於所述晶圓夾盤上；以及依據所述第一晶圓的所述至少一可補正區的偏移量或位置，判斷所述第二晶圓的至少一曝光區的偏移量是否大於可補正值且小於警示值。
如請求項7所述的微影方法，更包括：依據所述第一晶圓的所述至少一可補正區的偏移量或位置，調整對所述第二晶圓進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。
如請求項7所述的微影方法，更包括：依據所述第二晶圓的至少一曝光區的偏移量，調整對所述第二晶圓進行曝光位置的多重焦點曝光自動預先補正。
如請求項1所述的微影方法，藉由至少一裝置執行，且所述至少一裝置包括：曝光單元；以及處理單元，訊號連接於所述曝光單元。