TWI483084B - 曝光品質控制方法 - Google Patents

Description

曝光品質控制方法

本發明係有關於一種控制方法，特別是有關於一種用以控制曝光品質的方法。

隨著製程演進，線寬(Line Width)的關鍵尺寸(critical dimension；CD)及聚焦深度(depth of focus；DOF)不斷的緊縮。為了維持曝光後的影像效能(image performance)，在晶圓片(wafer)曝光後，會有量測站量測X軸、Y軸及Z軸的效能。X軸及Y軸的量測較為簡單，而Z軸(即曝光機台的焦距(focus))效能的量測較不易。

習知量測Z軸效能的方法相當耗時且不即時。舉例而言，在習知的量測方法中，需先經過塗佈(coater)、曝光(exposure)、顯影(development)、量測(measurement)步驟後，方能測得Z軸效能。然而，這些步驟的執行時間可能達0.5~1小時。

由於習知的量測方法相當耗時，故機台的管理人員僅在日夜各測量一次。因此，將無法即時得知Z軸的變化是在容許的範圍內。

本發明提供一種曝光品質控制方法，適用於一曝光機台，該曝光機台係為一NIKON的一即時影像效能控制系統(real-time imaging performance control system)。曝光機台根據一曝光條件，對一晶圓片進行一曝光動作。本發明之曝光品質控制方法包括，利用一焦距管理方法，得知該曝光機台的一第一焦距；根據該第一焦距，調整該曝光機台；量測該即時影像效能控制系統，得知該曝光機台的一第二焦距；根據該第二焦距，調整該曝光機台；量測該即時影像效能控制系統，得知該曝光機台的一第三焦距；以及根據該第三焦距，產生該曝光條件。

為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖為本發明之曝光品質控制方法之一可能實施例。本發明的控制方法適用於一曝光機台。曝光機台根據一曝光條件，對一晶圓片進行曝光動作。在本實施例中，曝光機台係為NIKON公司的一即時影像效能控制系統(real-time imaging performance control system；以下簡稱FC2)。

首先，得知曝光機台的第一焦距(步驟S110)。在本實施例中，係利用一焦距管理方法(focus management method)，得知曝光機台的第一焦距。在一可能實施例中，該焦距管理方法係對一待測晶圓片進行一塗佈程序、一曝光程序、一顯影程序以及一量測程序，然後再根據該量測程序的量測結果，得知曝光機台的第一焦距。

接著，根據曝光機台的第一焦距，調整曝光機台(步驟S120)。在一可能實施例中，若步驟S110所得知的第一焦距符合預期，則可省略步驟S120。倘若步驟S110所得知的第一焦距不符合預期，則可藉由步驟S120，調整曝光機台的焦距。在一可能實施例中，藉由調整曝光機台的參數，以改變曝光機台的第一焦距。

接著，量測FC2，用以得知曝光機台的第二焦距(步驟S130)。在本實施例中，係利用一光罩，量測FC2。另外，在FC2中，曝光機台具有一光偵測器。光偵測器可設置在晶圓載物台的表面。根據光偵測器所接收到的信號強度，便可推測出曝光機台的最佳成像位置(即第二焦距)。

接著，根據第二焦距，調整曝光機台(步驟S140)。若步驟S130所得知的第二焦距符合預期，則可省略步驟S140。倘若步驟S130所得知的第二焦距不符合預期，則可藉由步驟S140，調整曝光機台的焦距(即第二焦距)。在一可能實施例中，可藉由調整曝光機台的參數，而達到調整第二焦距的功能。

然後，再次量測FC2，用以得知曝光機台的一第三焦距(步驟S150)。在本實施例中，係利用與步驟S130相同的光罩，量測FC2。在得到第三焦距後，便可根據第三焦距，產生曝光機台所需的曝光條件(步驟S160)。因此，曝光機台便可根據步驟S160所產生的曝光條件，對晶圓載物台的晶圓片進行曝光程序。

在第1圖所示的實施例中，藉由步驟S110~S160，便可準確地校準曝光機台的焦距，用以確保曝光品質，而藉由步驟S150及S160，便可補償環境對於曝光機台的焦距所造成的影響。

舉例而言，曝光機台的鏡頭的焦距可能會因環境的溫度(temperature)、壓力(pressure)、曝光時間(exposure)、波長(wavelength)或鏡頭加熱(lens heating)的影響而發生變化，因而無法使曝光機台的焦距維持在最佳狀態。因此，在進行每一次的曝光程序之前，可藉由執行步驟S150及S160，補償曝光機台的焦距因環境因素而造成的變化。

另外，雖然進行每一次的曝光程序之前，需進行步驟S150及S160，但步驟S110~S140可僅在月保養時才進行。因此，可大幅降低調整曝光機台的時間。

藉由步驟S110~S140的執行，便不需使用FC2的一自動補償功能。因此，在其它可能實施例中，可在步驟S140之前或之後，禁能該自動補償功能。

第2圖顯示本發明之曝光品質控制方法之另一可能實施例。第2圖的步驟S210、S230及S250分別與第1圖的步驟S110、S130以及S150相同，故不再詳加說明。

在得知第一焦距(步驟S210)後，判斷第一焦距是否位於一第一預設範圍內(步驟S221)。在本實施例中，該第一預設範圍係為-0.03um~+0.03um，但並非用以限制本發明。本領域之技術人員可依實際需求，設定該第一預設範圍。

若第一焦距未位於第一預設範圍內時，調整曝光機台(步驟S222)，然後再執行步驟S210，用以得知新的第一焦距。再接著判斷新的第一焦距是否位於第一預設範圍內。倘若新的第一焦距仍未位於第一預設範圍內時，則再繼續執行步驟S222、S210及S221，直到曝光機台的第一焦距位於第一預設範圍內。當第一焦距位於第一預設範圍內時，執行步驟S230，用以得知曝光機台的一第二焦距(步驟S230)。

在得知第二焦距後，判斷第一及第二焦距之間的差值是否大於一第一預設值(步驟S241)。在本實施例中，第一預設值係為0.03um，但並非用以限制本發明。本領域之技術人員可依實際需求，設定該第一預設值。

當第一及第二焦距之間的差值大於第一預設值時，調整該曝光機台(步驟S242)。調整完曝光機台後，執行步驟S230，用以求得新的第二焦距，並再次判斷新的第二焦距與第一焦距之間的差值是否大於第一預設值。若是，則執行步驟S242，直到第一及第二焦距之間的差值小於第一預設值。在一可能實施例中，在多次執行步驟241及S242後，曝光機台的第二焦距將接近吻合第一焦距。

當第一及第二焦距的差值不大於第一預設值時，量測FC2，用以得知一第三焦距(步驟S250)。在本實施例中，係利用與步驟S230相同的光罩，量測FC2。由於步驟S230及S250使用相同的光罩量測FC2，故可使FC2的焦距維持在最佳狀態。

接著，判斷第三焦距是否位於一第二預設範圍內(步驟S261)。在一可能實施例中，第二預設範圍為-0.3μm~+0.3μm，但並非用以限制本發明。

當第三焦距位於第二預設範圍內時，處理第三焦距與一第一曝光程序的一第一設定值(offset)(步驟S262)，以產生曝光機台所需的曝光條件。在一可能實施例中，步驟S261與S262係由一自動回授系統所執行。

舉例而言，在得到第三焦距後，可將第三焦距提供予一自動回授系統。該自動回授系統根據步驟S250所得到的第三焦距，產生一操作焦距，再將操作焦距回授至曝光機台，使得曝光機台得以根據操作焦距，進行一第一曝光程序。在一可能實施例中，該工作焦距可為第三焦距與該第一曝光程序的一第一設定值的總合，但並非用以限制本發明。

當第三焦距並未位於第二預設範圍內時，將第一曝光程序所事先設定的第一設定值與一預設焦距進行處理(步驟S263)，以產生曝光條件。該第一設定值及該預設焦距均為事先預設。在一可能實施例中，步驟S263所產生的曝光條件係為，預設焦距與第一設定值的總和。另外，步驟S263亦可由上述自動回授系統所執行。

第3圖為本發明之曝光品質控制方法之另一可能實施例。第3圖所示的步驟S310~S360可由第2圖所示的步驟S210~S263所取代。當第3圖所示的步驟S310~S360由第2圖所示的步驟S210~S263所取代時，則在執行完步驟S262或263後，接著執行第3圖的步驟S370。

由於第3圖所示的步驟S310~S360與第1圖所示的步驟S110~S160相似，故不再贅述步驟S310~S360。請參考第3圖，在產生第一曝光條件(步驟S360)後，將第三焦距儲存一記憶單元中(步驟S370)。

在本實施例中，曝光機台可根據步驟S360所產生的第一曝光條件，執行一第一曝光程序。當曝光機台執行完第一曝光程序後，可將第三焦距儲存在一記憶單元中。在另一實施例中，可在曝光機台執行第一曝光程序前，將第三焦距儲存在一記憶單元中。

接著，量測FC2，用以取得曝光機台的第四焦距(步驟S380)。在本實施例中，步驟S330、S350及S380係利用相同的光罩量測FC2，用以取得第二至第四焦距。然而，不同的曝光機台可使用不同的光罩。

接著，判斷第四焦距是否位於第二預設範圍內(步驟S391)。在本實施例中，步驟S391所述之第二預設範圍與第2圖的步驟S261所述的第二預設範圍相同。當第四焦距位於第二預設範圍內時，處理第四焦距與一第二曝光程序的一第二設定值(步驟S392)，以產生一第二曝光條件。因此，曝光機台便可根據步驟S392所產生的第二曝光條件，執行第二曝光程序。在本實施例中，步驟S391~S393可由一自動回授系統所進行。另外，第二曝光條件可為第四焦距與第二設定值之總和，其中第二設定值為第二曝光程序所事先預設的。

當第四焦距未位於第二預設範圍內時，處理第三焦距與第二設定值(步驟S393)，以產生一第二曝光條件。在一可能實施例中，步驟S393所產生的第二曝光條件係為，第三焦距與第二設定值之總和，但並非用以限制本發明。

在步驟S391中，係判斷步驟S380所得知的第四焦距是否位於第二預設範圍內，然後再根據判斷結果，選擇執行步驟S392或S393。在其它實施例中，步驟S391可根據步驟S380所得知的第四焦距以及步驟S370所儲存的第三焦距，產生曝光機台的第二曝光條件。

舉例而言，當第三及第四焦距之間的差值小於一第二預設值時，處理第四焦距與一第二曝光程序的一第二設定值，以產生第二曝光條件(即步驟S392)。當第三及第四焦距之間的差值不小於第二預設值時，處理第三焦距與第二設定值，用以產生第二曝光條件(即步驟S393)。

在其它實施例中，若曝光機台需執行第三曝光程序時，可再量測FC2，用以得到一第五焦距，並根據第五焦距，求得一第三曝光條件。由於第三曝光條件的產生方法與第二曝光條件的產生方法相似，故不再贅述。

在上述實施例中，係利用與步驟S330、S350及S380相同的光罩量測FC2，用以得到第五焦距。另外，在取得第五焦距之前，可將第四焦距儲存在記憶單元中，作為判斷第五焦距的基準。

在第3圖中，在確定第一及第二焦距後，便可執行多次的曝光程式，而不需再次執行步驟S310~S340。因此，可大幅降低校正時間。倘若曝光機台的焦距(第三或第四)變化太大，則可藉由執行步驟S310~S340，再次校正曝光機台。

在一可能實施例中，若再次執行步驟S310~S340時，則可在執行步驟S310~S340之後或之前，清除具有記憶單元裡的資料，以便繼續儲存新的焦距資料。因此，可確保曝光機台的焦距維持在最佳狀態。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

S110~S160、S210~S263、S310~S393．．．步驟

第1圖為本發明之曝光品質控制方法之一可能實施例。

第2及3圖顯示本發明之曝光品質控制方法之其它可能實施例。

S110~S160．．．步驟

Claims (9)

1. 一種曝光品質控制方法，適用於一曝光機台，該曝光機台係為一NIKON的一即時影像效能控制系統(real-time imaging performance control system)，該曝光機台根據一曝光條件，對一晶圓片進行一曝光動作，該曝光品質控制方法包括：利用一焦距管理方法，得知該曝光機台的一第一焦距；根據該第一焦距，調整該曝光機台；量測該即時影像效能控制系統，得知該曝光機台的一第二焦距；根據該第二焦距，調整該曝光機台；量測該即時影像效能控制系統，得知該曝光機台的一第三焦距；以及根據該第三焦距，產生該曝光條件，其中利用一光罩，量測該即時影像效能控制系統，以求得該第二及第三焦距。
2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光品質控制方法，更包括：判斷該第一焦距是否位於一第一預設範圍內；當該第一焦距未位於該第一預設範圍內時，調整該曝光機台，直到該第一焦距位於該第一預設範圍內；當該第一焦距位於該第一預設範圍內時，量測該即時影像效能控制系統，以得知該第二焦距；當該第一焦距位於該第一預設範圍內，並且已得知該第二焦距時，判斷該第一及第二焦距的差值是否大於一第一預設值； 當該第一及第二焦距的差值大於該第一預設值時，調整該曝光機台，直到該第一及第二焦距的差值不大於該第一預設值；當該第一及第二焦距的差值不大於該第一預設值時，量測該即時影像效能控制系統，用以得知該第三焦距；判斷該第三焦距是否位於一第二預設範圍內；以及當該第三焦距位於該第二預設範圍內時，處理該第三焦距與一第一曝光程序的一第一設定值(offset)，以產生該曝光條件，其中該第三焦距與該第一設定值之總和即為該曝光條件，當該第三焦距未位於該第二預設範圍內時，處理該預設焦距與該第一設定值，以產生該曝光條件，該預設焦距與該第一設定值之總和即為該曝光條件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之曝光品質控制方法，更包括：將該第三焦距儲存一記憶單元中；在進行完該第一曝光程序後，量測該即時影像效能控制系統，用以得知該曝光機台的一第四焦距；判斷該第四焦距是否位於該第二預設範圍內；以及當該第四焦距位於該第二預設範圍內時，處理該第四焦距與一第二曝光程序的一第二設定值，以產生該曝光條件，其中該第四焦距與該第二設定值之總和即為該曝光條件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之曝光品質控制方法，其中當該第四焦距未位於該第二預設範圍內時，處理該第三焦距與該第二設定值，以產生該曝光條件，該第三焦距與 該第二設定值之總和即為該曝光條件。
5. 如申請專利範圍第3項所述之曝光品質控制方法，更包括：在進行完該第一曝光程序後，量測該即時影像效能控制系統，用以得知該曝光機台的一第四焦距；判斷該第三及第四焦距之間的差值是否小於一第二預設值；以及當該第三及第四焦距之間的差值小於該第二預設值時，處理該第四焦距與一第二曝光程序的一第二設定值，以產生該曝光條件，其中該第四焦距與該第二設定值之總和即為該曝光條件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之曝光品質控制方法，其中當該第三及第四焦距之間的差值不小於該第二預設值時，處理該第三焦距與該第二設定值，用以產生該曝光條件，該第三焦距與該第二設定值之總和即為該曝光條件。
7. 如申請專利範圍第3項所述之曝光品質控制方法，其中在完成該曝光動作後，若再次得知該第一及第二焦距時，清除該記憶單元所儲存的資料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之曝光品質控制方法，其中該焦距管理方法係對一待測晶圓片進行一塗佈程序、一曝光程序、一顯影程序以及一量測程序，並根據該量測程序的量測結果，得知該第一焦距。
9. 如申請專利範圍第1項所述之曝光品質控制方法，更包括：禁能該即時影像效能控制系統的一自動補償功能。