TW478034B - Exposure method, exposure apparatus and semiconductor device manufactured by using the exposure apparatus - Google Patents

Description

478034 五、發明說明（1) 發明贫_J： 發明領域 本發明係有關曝光方法、曝光裝置及利用該曝光裝置製 造於半^體裝置’尤有關可減低使用複數台曝光裝置時發 生之對齊誤差即載台匹配誤差之曝光裝置及使用此曝光方 法製造之半導體裝置。 背景技一術-之詳細説明 、就用於半導體裝置製造之曝光裝置而言，過去已知有稱 為分步光刻機之裝置。此分步光刻機係一面於投影透鏡下 方使半導體晶圓沿X-Y方向步進移動，一面以投影透鏡縮 小形成於標度線上之曝光圖形影像，依序於丨片半導體晶 圓上之各閃光區依序曝光者。 古ΐIΐ此步驟提高對準精度，過去使用各種方法。就提 :報所鹿Ϊ度之方法而言，例舉之，有特開平61 -44429號 么報所揭露之對準方法。 對準:1二圖9，就上述特開昭6 1 —44429號公報所揭露之 號公說二Γ係概略顯示上述特開昭6卜44429 之流ΪΓ 吏(增強型體對準)方法之曝光順序 之步m導晶圓之定向平板進行半導體晶圓 進導ΪΚίίί閃光區之WGA(晶圓體對準)標記， 复4 V體日日圓之碇轉校正（步驟D11)。 ’、人’為求半導體晶圓細緻’根據晶圓排列之設計值移

89106698.ptd 第6頁 五、發明說明（2) 動載台，於供誤差檢測用而預 — LSA(雷射分步對準）光學奉 、擇之稷數閃光區中，藉 記位置（實測值）。同時/藉雷m印/圖形之LSA對準標 之位置（設計值）。 田、α计在這之後檢測载台 藉此貝測值及設計值之拾丨 圖形與標度線圖形影像之對準誤差(檢步體晶圓上印製 參數。具體…由各閃光區測值決定誤差 之位置座標（印刷圖形之座_)， 、差及上述晶圓載台 平均值，以且作Αγ 求出偏差。算出此偏差之 十7值以八作為权正值（誤差參數）（步驟D1、 根據此誤差參數及設計值夂 。 差、正交誤差、美的租至Γ作成杈正各閃光區中旋轉誤 D14)。 土…、及定標誤差之晶圓配置圖（步驟 其次’根據此晶圓配置圖，藉由 晶圓載台之定位（步驟D15)。 —後方法進仃 驟D16)。 A後，進仃各閃光區曝光(步 於使用上述EGA法之曝光方法中，校正值（誤差來數） 校正、旋轉校正、正交校正及標度校正四種。 措由使用此四種校正值更精密對準’可獲得曝光圖形。 於此，在根據使用上述四種校正值之EGA方法所將 方法中j正之誤差係載置半導體晶圓於晶圓載台上時發 生之線形块差，若於1台曝光裝置進行第丨曝光、第2暾" 光’由於有關曝光裝置之干涉鏡之偏斜之誤差1台移 等之曝光裝置固有之非線形誤差抵銷，故無問題。口 叫34

惟’於使用複數台曝光裝置進行曝光情形下，各曝光裳 之非線形誤差於各個曝光裝置均不同。因此，於各曝^ 又置之間，此非線形誤差無法抵銷，會發生對準精度^化 之問題。 本發明目的在於提供即使 I ’亦可使曝光裝置間所發 月匕小之曝光方法、曝光裝置 體裝置。 在使用複數台曝光裝置情形 生非線形&差造成之影響盡可 及利用該曝光裝置製造之半導 於本發明曝光裝置及曝光方法中，用於半導體裝置製造 _ =曝光裝置及曝光方法具備用來使另一曝光裝置之非線形 珠差與固有曝光裝置之非線形誤差相同之校正步驟。 主如此’藉由具有校正步驟，即使在使用複數台曝光裝置 情形下’亦可使曝光裝置間所發生非線形誤差造成之影響 -盡可能小。 結$ ’可防止使用複數台曝光裝置情形下對準精度之劣 化。復可避免集中於1台曝光裝置之曝光裝置運動，避免 光裝置不運轉，防止因曝光裝置故障而造成製品製 造緩慢，可求得於工廠擴展而導入曝光裝置時Λ幅削減成 _ 本、，及其伴生之半導體裝置之製造成本減低。 為了以較佳狀態實現上述發明，上述校正步驟包含使用 -包t具有預定曝光圖形之標度線之上述另一曝光裝置、於_ 半‘體基板上之抗蝕膜形成預定第1圖形之第1曝光步驟， 使用包含具有相同曝光圖形之上述固有曝光裝置，形成第

478034 五、發明說明（4) 2::二具有、上产第1圖形之上述抗蝕膜之第2曝光步驟， :相二S ί ΐ1圖形及第2圖形之圖形間之誤差資訊，求 固有曝光裝置之非線形誤差之另一曝光裝置之線 ‘出Vrt-:枓异出步驟’以及用來根據上述校正資料 訊，使固有曝光裝置之非線形誤差與另一 曝先裝置之非線形誤差相同之非線形誤差校正步驟。 了要求上述杈正步驟高精度，上述第1曝光步驟 于η列(m、n為整數）配置於上述石夕晶圓上抗姓膜 :各”閃光區。將第！圖形曝光之第！閃光區曝光步 驟々’上述第2曝光步驟具有於^ n個上述閃光區之各個區 將第2圖开y曝光之第2閃光區曝光步驟，上述校正資料算出 步驟具有求出开》成於戶斤選擇複數個上述閃光區之上述第ι 圖形與上述第2圖形之偏差量，進行各閃光區之上述偏差 量之平均化之平均化措施。 進一步，為了要求上述校正步驟高效率，上述平均化步 驟於mx η個上述閃光區中選擇大致中央之4個閃光區。 又為了進一步要求上述校正步驟高精度，於至少1〇片 以上之上述半導體基板之各個mx η個上述閃光區形成上述 第1圖形及第2圖形。 於本發明半導體裝置中，使用至少2台以上曝光裝置製 造之半導體裝置使用具有用來使一曝光裝置之非線形誤差 與另一曝光裝置之非線形誤差相同之校正步驟之曝光裝置 來製造。 於此半導體裝置中，藉由具有校正步驟，即使在使用複

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五、發明說明（5)

數台曝光裝置情形下，亦可使曝光裝置間所發生#^ _ ”h深形誤 是造成之影響盡可能小。 結果，可防止使用複數台曝光裝置情形下對準精度之劣 化。復可避免集中於1台曝光裝置之曝光裝置運轉，X以及 避免另一曝光裝置不運轉，防止曝光裝置故障造成製品製 造延遲，可求得在工廠擴展，導入曝光裝置時，大=削二 成本，及其伴生之半導體裝置之製造成本減低。 / 實施例之說明 以下一面參照圖式，一面就本發明實施形態中，曝光裝 置、曝光方法及使用此曝光裝置製造之半導體裝置加以2 法於半導體裝置 下’亦可使曝光 制首先，本實施形態之曝光裝置及曝光方 f程中，即使在使用複數台曝光裝置情形 裝置間發生之非線形誤差盡可能小。 ㈡刖 ， 線形誤差 生之基線 又，非線 移動慣性 在使用 於各曝光 置之固有 光圖形所 此，本實 用於半 。線形 誤差、 形誤差 造成之 複數台 裝置校 誤差， 含的所 施形態 導體裝置製程之曝光裝置 誤差係指半導體晶圓載置 方疋轉誤差、正交誤差、定 係指有關於干涉鏡之偏斜 誤差等露光裝置固有誤差 曝光裝置，依序實施曝光 正線形誤差，惟由於非線 故母經曝光步驟’此非線 謂載台匹配（Stape nrnteh 特徵在於具有使複數台曝 有線形誤 在曝光裝 標誤差等 之誤差、 〇 步驟情形 形誤差係 形誤差會 ing)誤差 光裝置之 差及非 置時發 誤差。 載台之 下，可 曝光裝 產生曝 〇因 非線形

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五、發明說明（6) 誤差相同之校正步驟 =如，在考慮竹i曝光裝置及第2曝光裝置二△ h形下，第1曝光裝置具有固有非線 二:先裝置 固:非線形誤差b。為了使扪曝光 2 ί置之非線形誤差相同，固然考慮以將第2曝光/置：土 線形誤差b與第i曝光裝置之非線形誤差 以J J非 Ϊ 之校正方法(使非線形誤差b與非。it =為非線形誤差d)惟其為一例子，兹參照圖i a litL置之非線形誤差與第1曝光裝置之非線形誤差 d 致之步驟加以說明。 是 [校正步驟] 曝光步驟⑻0)而言’使用包含具有預定曝 形於半導體基板上之抗#^ Μ預疋幻圖 :第2曝光步驟(S20)而言，使用包含具有相同於上述栌 度線之曝θ光圖形之標度線之第2曝光裝置（固有曝光裝V 置）、’重豐形成第2圖形於具有第1圖形之抗飯膜。 就算出校正資料之步驟（S3〇)而言，根據上述第1圖形與 上述第2圖形之圖形間之誤差資訊，求出第丨曝光裝置之^ 線形誤差相對於第2曝光裝置之非線形誤差之第丨曝光裝 之非線形誤差校正資料。 例如，依圖2所示，在相對於基準線l 1，令使用第j曝光 4置之基準線為L 2情形下，第1曝光裝置之非線形誤差可 用基準線2相對於基準線丨之誤差量作為非線形誤差a來表

五 發明說明（7) 同樣地，在令使筮 下，第2曝光穿置 +光裝置曝光之基準線為L 3情形 之誤差量作為非^差可I㈣相對於基準線L1 第1曝光衷置及第2曝光。且’為了方便說明，視 由如以上獲得之之線形誤差為業已校正者。 裝置之非線形；:非線形誤㈣第2曝光 裝置之非線形誤差相對於%形誤差C，作為第1曝光 正資料。 、第2曝光裝置之非線形誤差之校 述校正資料』$ = 父正步驟（S40)而言，根據藉由上 2曝光裝置之非# =所得資訊（非線形誤差C)，使第 同。例如，以；之非線形誤差相 之非線形誤差相同非線形誤差b與第1曝光裝置 [具體實施例] “非線形誤差3。 其次，參照圖3〜7，就卜、+、ei π 0,Λ 體實施例加以說明。’述310〜540所示校正步驟之具 (步驟1) 百先就如圖3所示，使用第1曝光裝置，按 狀排列之標記配置卜將預先圖 如圖4所示’設於配置在第i曝光裝置 光圖形2具有盒中盒式曝光圖形2a〜2d。又、良払3己之曝

89106698.ptd 第12頁 478034 五、發明說明（8) 按照圖3所示標記配置1 (閃光區丨a之大小為適於製造之 半導體裝置之閃光大小之2分之1)，使用配置圖4所示曝光 圖形之標度線標記之第1曝光裝置，依序曝光。 半導體晶圓之製程使用一般照相術技術，於矽晶圓上塗 覆抗餘膜，實施按上述標記配置1之第1曝光。此後，進抗 餘膜之顯影，形成具有按標記配置1之預定第1圖形之抗蝕 膜。 且，上述閃光區1 a不限於1 〇行11列，其排列成m 列 (m、n為整數）之矩陣狀。又，較佳地，閃光區“具有imm X 1 m之閃光區’達到1 8行1 8列程度最佳。 (步驟2) 蝕膜人1使用第2曝光裝置’對具有形成上述第1圖形之抗 石夕晶圓進行一般使用的對準精度作業。具體而t，由形成 使ί二ί上述第1圖形之抗蝕膜，檢測曝光用檢查標圮， U員疋解析方法，求出曝光用檢查標記的排列情形。 式曝根據以上排列情形，如同上述Μ吏用具有盒中各 用产if形2a〜2d之標度線標記2，進行偏移，使二暖/ 及ί ; “己，：。偏移’俾曝光圖形2b與曝光圖形2a，以 其f圖形2d與曝光圖形2c分別重疊。 人 後同步驟1，於全部閃光區h進行第2曝光，此 形之抗ί 膜顯影。藉此，於第1圖形上形成重最第2円 凡蝕膜（圖7中，第2步驟）。藉此-弟2圖 升圖5所示圖形之抗㈣。 Η上形成具 4於抗钱膜5上之圖形包含對應於曝光圖㈣之圖形 478034 、發明說明（9) 5& 對應於曝光圖形2b之圖形5b，對應於曝光圖形2C之圖 形5c ’曝光圖形2d與圖形5d、曝光圖形2b曝光圖形2a對準 形成之圖形51，以及曝光圖形2d與曝光圖形2c對準成之圖 形52。 制其次’對最低1〇片晶圓進行上述步驟1及步驟2之曝光， ^ 來獲得資料之；[〇片矽晶圓。於此，矽晶圓之片數用 乂，呵所得資料之可靠性。在對應於測定資料之誤差，所 苐1曝光裝置及弟2曝光裝置之動作穩定性等不良情形 下’可進一步增矽晶圓片數來對付。 (步驟3) ^二’參照圖5，使用形成於實施對準曝光之抗蝕膜5上 旦圖f52，以對準檢查裝置測定第1圖形與第2圖形之偏差 ^ ^ 6所不標記排列之中央測^，求出中央4點C1〜C4 施此偏：1:?差量（圖形間誤差資訊）。對10片矽晶圓實 此偏是1測定（圖7中，步驟3)。 (步驟4 ) 校ίΐ料處理上述測得之偏差量(圖形間誤差資訊)，算出 值 得ϊ :4而點U: ’就10片矽晶圓的每-片求出如上述所 、”、、〜C 4閃光區1 a之偏差量資料平的枯楚 用-般解析方*，自各矽晶圓上、4千均值。第2 ’使 除去線形誤差，管出久 迷偏差量資料平均 ξ3 ’ $ 了提高得自!。片石夕晶 料）。 之可純，進行3倍之S.T.D.之収，(閃光資料） 稽此，檢證所測得

89l〇6698.ptd 第14頁 Τ' / OUJH- 五、發明說明（10) 1 〇片矽晶圓之個別偏差 作為偏差量（閃光資料） 在5nm(納米）以下（以相 為標準）。 量（閃光資料）之妥當性。可採用來 之規格按3倍之S· T· D·(標準偏差） 同曝光裝置情形之對準精度之10% 第4，導出得自 值，求出第1曝光“矽曰曰之偏差量(閃光資料)之平均 之非蟪拟3至α裝置之非線形誤差相對於第2曝光裝置 之ΐ;开…之校正資料（圖7中，步驟4)。 形ί差：i正ί:第1曝光裝置相對於第2曝光裝置之非線 之校正資料備齊將結束對應於第2曝光裝置之載台位置 庫化（圖7中，步驟5;以上所得校正資料存儲於電腦，資料 中，將非線形誤差^其^ 參照圖8 ’就第2曝光裝置 列上~ iit Μ I之^ §己排列加在含有線形誤差之標記排 歹J上的私圮排列順序加以說明。 (第1曝光裝置之處理） 詹用第1曝光表i ’於形成抗蝕膜之矽晶圓上進行曝光 ^ 形成具有形成第1圖形之抗蝕膜之半導體晶圓。此 後’此矽晶圓以第2曝光裝置處理。 (第2曝光裝置之處理） 々就第1曝光裝置所處理之矽晶圓，於第2曝光裝置中檢查 第1曝光裝置所形成之閃光排列。此後，為了對應第2曝光 裝置所形成之第2圖形於第1圖形，導出篇形誤差。 其次，將第1曝光裝置及第2曝光裝置所組合之資訊轉送 至電腦。根據第1曝光裝置及第2曝光裝置之組合，以電腦 選擇預先準備的閃光排列决差資料（校正資料），將其與含

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五、發明說明（11) m決定之線形誤差之閃光排列組合。冑此，最後決定 i开巧差在第2曝光裝置之線形誤差之閃光排列。 此，藉由使用上述流程，可使第2曝光 誤差與扪曝光裝置之非線形誤差㈣， 偏移之主因之載台匹配誤差主因。自除本身為位置 結，，彳防止使用複數台曝光裝置情形下對準精度之劣 。设可於使用至少2台以上曝光裝置製造之半導體裝置 :翼避免集中於1台曝光裝置之曝光裝置之運轉，避‘另 二=先裝置不運轉，防止因曝光裝置故障而造成製$製迕 及：生=!!廣展而曝光裝置導入時大幅削減成本，以 半‘體裝置之製造成本減低。 之ί線形態中’使第1曝光裝置與第2曝光裝置 非線形块差相同之方法固然就使第2 與…非線形誤差a-致之二= …形誤i二!置用調節第2曝光裝置 成為預定線形誤差弟Λ曝Λ裝Λ之非線形誤差a二者，使其 丰ΓΪΓΓ月之曝光方法、曝光裝置及使用此曝光裝置之 用來使另-曝光裝置之非線^差 用複數么梦ί ί線形誤差相同之校正步驟，即使在使 二？rif置間發生之非線 光裝置情形下對準精度化結[可防止使用複數台曝 [元件編號之說明]

89106698.ptd 第16頁 478034 五、發明說明（12) 1 標記裝置 la 閃光區 2 標度線標記 2 a 盒中盒式曝光圖形 2b 盒中盒式曝光圖形 2c 盒中盒式曝光圖形 2d 盒中盒式曝光圖形 5 抗蝕膜 5a 圖形 5b 圖形 5c 圖形 5d 圖形 51 圖形 52 圖形 C1 中央點 C2 中央點 C 3 中央點 C4 中央點 L1 基準線 L2 第1曝光裝置形成之基準線 L3 第2曝光裝置形成之基準線 a 非線形誤差 b 非線形誤差 c 非線形誤差

89106698.ptd 第17頁 478034 圖式簡單說明 圖1係顯示本發明實施形態之校正步驟之流程圖。 圖2係用以說明非線形誤差之誤差校正之範示圖。 圖3係顯示本發明實施形態之標記排列之平面圖。 圖4係形成於本發明實施形態之標度線標記上之圖形之 平面圖。 圖5係本發明實施形態之抗蝕劑圖形之平面圖。 圖6係顯示本發明實施形態中標記排列之中央四點之平 面圖。 圖7係用以說明本發明實施形態之評估方法之第1流 圖。 圖8係用以說明本發明實施形態之評估方法之第2流 圖。 戚ΐ ^\顯示使用特開昭61-44429號公報所揭露EGA方法之 曝光順序之流程圖。 ^

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Claims (1)

1. 478034 六、申請專利範圍 1. 一種曝光裝置，其係用於半導體裝置製造者， 於具有使另一曝光裝置之非線形誤差與固有曝光裝置= 線形誤差相同之校正措施（sl〇、S2()、S30、S4〇)。 隹 2·如申請專利範圍扪項之曝光裝置，其中前 施包含： x夂ί曰 使用包含具有預定曝光圖形之標度線之 置，形成預定第〗圖形於半導體基板上 褒 措施（S10)，· 心机棘膜之第1曝光 使用包含具有相同曝光圖形之 光裝置，形成第2圖形於具有前述第2度固有曝 第2曝光措施（S 2 0 ) ; ° y之則述抗蝕膜之 1根據得自前述第1目形與前述第2圖形 说，求出相對於固有曝光裂置之非線 :之秩差資 置之線形誤差之校正資料算出措施(’’2 、差之另一曝光裝 根據前述校正算出措施所得資訊，），以及 之非線形誤差與另一曝光裝置之二使用有曝光裝置 誤差校正措施（S40)。 、、形誤差相同之非線形 3 ·如申請專利範圍第2項之曝光裝 措施在區劃m行η列（m、η為整數）於1、,、其中前述第1曝光 各個矩陣狀閃光區1 a具有使第工、^述矽晶圓上抗蝕膜之 曝光措施； y )曝光之第1閃光區 别述第2曝光措施在m X ^個前述閃 形（2)曝光之第2閃光區曝光措施； 區1a中具有使第2圖 前述校正資料算出措施具有求 …成於所選擇複數個前 89106698.ptd 第19頁 \ί

   478034 六、申請專利範圍 述閃光區之前述第1圖步 52)，進行各閃光區之前:；則述第2圖形之偏差量(51、 4.如申請專利範圍第3項偏差量平均化之平均化措施。 措施於m X n個前述閃光、之曝光裝置，其中前述平均化 (Cl、C2、C3、。 °Π選擇大致中央之4個閃光區 5 · —種曝光方法，复总 於具有用來使另-曝於製造半導體裝置者，特徵在 之非線形誤差之校正步赞$非=形誤差與固有曝光裝置 驟包含： 、之曝先方法，其中前述校正步 使用包含具有預定曝光 置，形成預定第！圖形於半\开體之=^線之/述另一曝光裝 驟（S10); 立土板上之抗蝕膜之第1曝光 使用包含具有相同曝光圖形之 光裝置，形成第2圖形於且有前 2度線之前述固有曝 第2曝光措施（S20);、 述苐1圖形之前述抗蝕膜之 根？得自前述第i圖形與前述第2圖 訊，求出相對於固有曝光裝置之非線形間之秩差一貝 置之非線形誤差之校正資料算出步驟心。之另-曝光裝 根據前述校正算出步驟所得資訊， ，以及 之非線形誤差與另一曝光裝置之非 。*有曝光裝置 誤差校正步驟（S 4 0 )。 17 y决差相同之非線形 7.如申請專利範圍第6項之曝光方 步驟具有在區劃列（m、n為 」、中前述第1曝光 正數）於別述石夕晶圓上抗# 478034 六、申請專利範圍 膜之各個矩陣狀閃光區1 a使第1圖形（2)曝光之第1閃光區 曝光步驟； 前述第2曝光步驟具有在mx η個前述閃光區la中使第2圖 形（2 )曝光·之第2閃光區曝光步驟； 前述校正資料算出步驟具有求出形成於所選擇複數個前 述閃光區之前述第1個圖形與前述第2圖形之偏差量（51、 5 2 )，進行各閃光區之前述偏差量平均化之平均化步驟。 8. 如申請專利範圍第7項之曝光方法，其中前述平均化 步驟於m X η個前述閃光區中選擇大致中央之4個閃光區 (Cl 、 C2 、 C3 、 C4) ° 9. 如申請專利範圍第7項之曝光方法，其中於至少1 0片 以上前述石夕晶圓之個別m X η個前述閃光區形成前述第1圖 形及前述第2圖形。 1 0. —種半導體裝置，其係使用至少2台以上曝光裝置製 造者，特徵在於，使用具有用來使一曝光裝置之非線形誤 差與另一曝光裝置之非線形誤差相同之校正施措之曝光裝 置來製造。

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