[发明专利]曝光机台的监测方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种机台的监测方法，且特别是有关于一种曝光机台的监测方法。

背景技术

光刻制程(Photolithography)为半导体制程中最重要的步骤之一。影响光刻制程的关键尺寸(Critical Dimension，CD)的基本参数主要是曝光能量(Exposure Dose)以及焦距(Focus)。一般来说，曝光机台在进行曝光时的实际曝光能量与实际焦距会与设定值之间有误差，也就是产生所谓的能量偏移(dose drift)与焦距偏移(focus drift)，如此会对图案的关键尺寸与图案的轮廓产生影响。因此，通常在进行曝光制程之后，会依照其最后所测量的关键尺寸的结果，来对曝光能量进行补偿，并由曝光机台的能量设定系统给出一预设的曝光能量，以使下一批次(Lot)晶片的关键尺寸值能更接近目标值(Target Value)。然而，在传统的补偿方法中，无法借由最后所测量的关键尺寸的结果推知实际曝光焦距，因而无法对焦距偏移进行补偿。

承上述，当元件尺寸愈来愈小时，元件设计出的尺寸大小所能容许的误差(Tolerance)也愈来愈小。因此，在这种情况下，如何更精确地监测且控制曝光机台的曝光能量与曝光焦距，以制造出具有可接受的关键尺寸的元件，已成为目前业界所努力发展的目标之一。

发明内容

本发明提供一种曝光机台的监测方法，由单一图案所计算出的曝光能量偏移量与曝光焦距偏移量来监测曝光机台的曝光能量与曝光焦距是否产生偏移。

本发明提供另一种曝光机台的监测方法，由多个图案所计算出的曝光能量偏移量与曝光焦距偏移量来监测曝光机台的曝光能量与曝光焦距是否产生偏移。

本发明提出一种曝光机台的监测方法，适于计算出曝光机台的实际曝光能量E与实际曝光焦距F是否与所输入的预设曝光能量E0以及预设曝光焦距F0之间有误差。首先，在晶片上形成感光材料层。接着，以所输入的预设曝光能量E0与预设曝光焦距F0对晶片进行曝光，将光掩膜上的图案转移到感光材料层上，以形成测试图案。然后，测量测试图案的顶部关键尺寸与底部关键尺寸，以得到实际顶部关键尺寸TCD与实际底部关键尺寸BCD。而后，以下列公式求得曝光能量偏移量ΔE与曝光焦距偏移量ΔF：

TCD+BCD＝αΔE+(TCD0+BCD0)

TCD-BCD＝β1ΔF+β2ΔF3

其中，α、β1以及β2为常数；ΔE＝E-E0、ΔF＝F-F0，E为实际曝光能量，F为实际曝光焦距，E0为使测试图案的中间关键尺寸相等于目标值的预设能量，F0为使测试图案的顶部关键尺寸相等于底部关键尺寸的预设焦距；以及TCD0与BCD0表示在E0与F0的曝光条件下，测试图案理论上具有的顶部关键尺寸与底部关键尺寸，其中TCD0等于BCD0。

在本发明的一实施例中，上述的测量测试图案的顶部关键尺寸与底部关键尺寸的方法包括关键尺寸扫描式电子显微镜(CD-SEM)测量方法。

在本发明的一实施例中，上述的测量测试图案的顶部关键尺寸与底部关键尺寸的方法包括光谱关键尺寸(SCD)测量方法。

在本发明的一实施例中，当曝光能量偏移量ΔE大于预设范围时，还包括以手动方式调整曝光机台回到基准线状态。

在本发明的一实施例中，当曝光焦距偏移量ΔF大于预设范围时，还包括以手动方式调整曝光机台回到基准线状态。

在本发明的一实施例中，上述的曝光机台与制程控制系统连结，制程控制系统根据曝光能量偏移量ΔE与曝光焦距偏移量ΔF对曝光机台进行自动回馈。

在本发明的一实施例中，上述的制程控制系统还根据感光材料层的厚度对曝光机台进行自动回馈。

在本发明的一实施例中，上述的制程控制系统包括先进制程控制系统。

本发明提出另一种曝光机台的监测方法。首先，在晶片上形成感光材料层。接着，以所输入的预设曝光能量E0与预设曝光焦距F0对晶片进行曝光，将光掩膜上具有不同线宽间距比的图案转移到感光材料层上，以形成多个测试图案。然后，测量各测试图案的顶部关键尺寸与底部关键尺寸，以得到各测试图案的实际顶部关键尺寸TCD与实际底部关键尺寸BCD。而后，以下列公式求得对应于各测试图案的曝光能量偏移量ΔE与曝光焦距偏移量ΔF。

TCD+BCD＝αΔE+(TCD0+BCD0)

TCD-BCD＝β1ΔF+β2ΔF3