專利名稱：預測曝光能量的方法
技術領域：
本發明關于一種光刻工藝(Photolithography Process)，且特別是關于一種預測曝光能量(Exposure Energy)的方法。
背景技術：
隨著集成電路的集成程度的提高，整個集成電路的元件尺寸也必須隨之縮小。而在半導體工藝中最舉足輕重的可說是光刻工藝，凡是與金屬氧化物半導體(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)元件結構相關的，例如各層薄膜的圖案(Pattern)，及摻有雜質(Dopants)的區域，都是由光刻這個步驟來決定的。
傳統對于光刻工藝的關鍵尺寸(Critical Dimension，CD)的控制，是在進行曝光工藝之后，依照其最后所量測的關鍵尺寸的結果，來對曝光能量進行補償，以使下一批次晶圓的關鍵尺寸值能更接近目標值。
然而，傳統的方法是于得到曝光圖案的關鍵尺寸量測結果之后，才對下一批次的晶圓的曝光能量進行補償，如此將犧牲該批次的晶圓。此外，傳統的方法對于一新產品的曝光條件，僅能比照相同或類似工藝產品，或由經驗判斷以給定其曝光能量值，而此方式并未將掩膜關鍵尺寸的差異與線上產品的關鍵尺寸偏差趨勢(CD Baseline)考慮進去，因此常常造成最后曝光圖案的關鍵尺寸無法達到目標值，甚至超過可忍受的偏差值，而必須重新修改該產品的曝光條件。再者，傳統的方法對于不同批次的材料(例如光阻材料)，并無法預測其對關鍵尺寸的影響，而在事先了解并加以補償。

發明內容
因此，本發明的目的就是提供一種預測曝光能量的方法，可利用事先預測補償的方法，避免犧牲當次進行曝光的晶圓。
本發明的另一目的是提供一種預測曝光能量的方法，利用事先預測補償的方式，減少最后曝光圖案的關鍵尺寸的變異，并使曝光圖案的關鍵尺寸更接近目標值。
本發明的再一目的是提供一種預測曝光能量的方法，以改善傳統方法無法對新的產品預測其曝光能量的缺陷。
本發明提出一種預測曝光能量的方法，此方法是首先依照一欲曝光層的一掩膜關鍵尺寸計算一欲曝光能量。之后由此欲曝光層的一前層薄膜厚度，以得知一第一關鍵尺寸差異值，并由第一關鍵尺寸差異值計算出一第一能量補償值。接著查詢一光阻靈敏度的前后批次差異值是否小于1％。倘若光阻靈敏度的前后批次差異值小于1％，則欲曝光能量與第一能量補償值的加總即為此欲曝光層的一曝光能量。否則依照光阻靈敏度的前后批次差異值，換算一第二關鍵尺寸差異值，再由第二關鍵尺寸差異值計算一第二能量補償值，而欲曝光能量、第一能量補償值與第二能量補償值的加總是為欲曝光層曝光能量。
本發明利用預先補償的方式，可減少曝光圖案的關鍵尺寸的變異，并使曝光圖案的關鍵尺寸較接近目標值。
本發明利用事先預測曝光能量的方法，可避免由于傳統方法中僅能對下一批次的晶圓進行補償，而必須犧牲該批次的晶圓。
本發明可較精確的預測新產品的曝光能量，因此可改善較傳統的方法中無法對新產品預測其曝光能量的缺陷。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一優選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下


圖1為依照本發明一優選實施例的預測曝光能量的方法的流程圖；圖2是掩膜關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸關系圖；圖3是薄膜沉積厚度與關鍵尺寸的關系曲線圖；圖4是光阻靈敏度與關鍵尺寸的線性回歸關系圖；圖5是關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸關系圖。
具體實施例方式
圖1所示，為依照本發明一優選實施例的預測曝光能量的方法的流程圖；圖2所示，為掩膜關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸關系圖。
請先參照圖1，本實施例用以預測曝光能量的方法是首先依照一欲曝光層的一掩膜關鍵尺寸，計算出一欲曝光能量(步驟100)。其中計算一欲曝光能量的方法請參照圖2，圖2是將掩膜的關鍵尺寸與曝光能量的歷史資料，制作成一線性回歸關系圖，其中，橫座標是為掩膜頭關鍵尺寸的大小，而縱座標是為曝光能量值。因此，將欲曝光層的掩膜關鍵尺寸代入圖2中的線性回歸方程式，可得到一曝光能量值，此曝光能量值即為對欲曝光層進行曝光步驟的一欲曝光能量。
接著，請繼續參照圖1，在計算出欲曝光能量之后，進行步驟102，即由欲曝光層的前層薄膜沉積厚度推算一關鍵尺寸差異值，并借由此關鍵尺寸差異值計算出一第一能量補償值。意即利用此欲曝光層的前層薄膜沉積厚度與關鍵尺寸規格的目標值，來推算一關鍵尺寸差異值，再由所推算出的關鍵尺寸差異值求出第一能量補償值。
圖3所示，為薄膜沉積厚度與關鍵尺寸的關系曲線圖。
由前層薄膜厚度推算一關鍵尺寸差異值的方法請參照圖3。圖3是將薄膜沉積厚度與關鍵尺寸的歷史資料制作成一曲線圖，其中橫座標是為薄膜的沉積厚度，而縱座標是為關鍵尺寸。利用圖3可由前層的薄膜沉積厚度得到前層薄膜的一關鍵尺寸值，將前層薄膜的關鍵尺寸值減去前層薄膜關鍵尺寸規格的目標值的中心值，即為關鍵尺寸差異值。例如，前層薄膜沉積厚度的規格目標值為8000±800埃，其中心值為8000埃，在圖3中所對應的關鍵尺寸值為0.46微米，意即前層薄膜的關鍵尺寸規格目標值是為0.46微米。而實際欲曝光層的前層沉積厚度為8300埃，在圖3中所對應的關鍵尺寸值是為0.48埃。由此可知，可得知關鍵尺寸差異值是為0.02微米(0.48微米-0.46微米＝0.02微米)。
圖5所示，為關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸關系圖。
之后，由圖3所求出的關鍵尺寸差異值計算出第一能量補償值，其方法是利用圖5的關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸關系方程式以求出第一能量補償值，其中圖5中的橫座標是為關鍵尺寸值，而縱座標是為曝光能量值。利用圖5求得第一能量補償值的方法將于圖3中所求出的關鍵尺寸差異值代入圖5的線性回歸方程式之中，即可求得第一能量補償值。例如，將上述圖3所求出的關鍵尺寸差異值0.02微米代入圖5中的線性回歸(Y＝1440.7X+15.012)，可求出第一能量補償值為43.826ms。
之后，請繼續參照圖1，查詢光阻靈敏度前后批次的差異是否小于1％(步驟104)。倘若步驟104中的光阻靈敏度前后批次的差異是小于1％，則進行步驟110，即由步驟100中的欲曝光能量與步驟102中的第一能量補償值以給定一曝光能量，意即將步驟100中所求得的欲曝光能量加上步驟102的所求出的第一能量補償值即為欲曝光層于曝光步驟中所需的曝光能量條件。最后，于進行曝光工藝之后，進行步驟112，即量測曝光圖案的關鍵尺寸，以確認曝光圖案的關鍵尺寸的偏差值是否小于可接受的偏差值。
倘若步驟104中的光阻靈敏度前后批次的差異大于1％，則進行步驟106，即依照光阻靈敏度的前后批次差異值計算出一第二關鍵尺寸差異值。
圖4所示，其繪示為光阻靈敏度與關鍵尺寸的線性回歸關系圖。
計算第二關鍵尺寸差異值的方法，是利用圖4的光阻靈敏度與關鍵尺寸線性回歸方程式，以求出第二關鍵尺寸差異值。圖4中的橫座標是為光阻靈敏度，縱座標是為關鍵尺寸，將上一批次光阻材料的光阻靈敏度代入圖4的線性回歸方程式，即可計算出使用上批次光阻材料的一關鍵尺寸值。將該批次光阻材料的光阻靈敏度代入圖4的線性回歸方程式可得到該批次光阻材料的一關鍵尺寸值，然后將該批次光阻材料的關鍵尺寸值減去上一批次的光阻材料的關鍵尺寸值即為一第二關鍵尺寸差異值。例如，上一批次光阻材料的光阻靈敏度為97％，其所計算出的關鍵尺寸值為0.492微米，而該批次光阻材料的光阻靈敏度為99％，其所計算出的關鍵尺寸值為0.477微米，因此，可得知第二關鍵尺寸差異值為-0.015微米(0.477微米-0.492微米＝-0.015微米).
之后，請參照圖1，由第二關鍵尺寸差異值以計算出一第二能量補償值(步驟108)，其中由第二關鍵尺寸差異值以計算出一第二能量補償值，是將第二關鍵尺寸差異值代入圖5的線性回歸方程式，以求出第二能量補償值。例如，將上述步驟106所求出第二關鍵尺寸差異值-0.015微米代入圖5的線性回歸關系(Y＝1440.7X+15.012)中可得知第二能量補償值為-6.5985ms。
接著，進行步驟110，即由步驟100中的所求出的欲曝光能量、步驟102中所求出的第一能量補償值以及步驟108中所求出的第二能量補償值給定一曝光能量。意即欲曝光能量、第一能量補償值與第二能量補償值的總和，即為欲曝光層進行曝光工藝所需的曝光能量條件。
最后，于進行曝光工藝之后，量測曝光圖案的關鍵尺寸(步驟112)，以確認曝光圖案的關鍵尺寸的偏差值是否小于可接受的偏差值。
由最后的曝光圖案的關鍵尺寸的量測結果可發現，本發明所預測出的曝光能量條件，可使曝光圖案的關鍵尺寸較接近目標值，并且可使曝光圖案的關鍵尺寸皆在可接受的偏差值內，因此，可避免傳統無法事先預測該次曝光工藝所應設定的曝光能量，而僅能于下一批晶圓進行補償，必須犧牲上一批次的晶圓。此外，本發明對于一新產品可以事先較精準的預測其曝光能量，因此可避免傳統無法對新的試產產品進行曝光能量預測。
綜合以上所述，本發明具有下列優點1.本發明利用預先補償的方式，可減少曝光圖案的關鍵尺寸的變異，且可使曝光圖案的關鍵尺寸較接近目標值。
2.本發明利用事先預測曝光能量的方法，可避免傳統方法中僅能對下一批次的晶圓進行補償，而必須犧牲該批次的晶圓。
3.本發明可較精確的預測新產品的曝光能量，因此可改善較傳統的方法中無法對新產品預測其曝光能量。
雖然本發明已以一優選實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任何業內人士，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種預測曝光能量的方法，包括下列步驟依照一欲曝光層的一掩膜關鍵尺寸計算一欲曝光能量；借由該欲曝光層的一前層薄膜厚度，以得知一第一關鍵尺寸差異值，并由該第一關鍵尺寸差異值計算出一第一能量補償值；以及查詢一光阻靈敏度的前后批次差異值，當該光阻靈敏度的前后批次差異值小于1％，則該欲曝光能量與該第一能量補償值的總和為該欲曝光層的曝光能量。
2.如權利要求1所述的預測曝光能量的方法，其中依照該掩膜關鍵尺寸計算該欲曝光能量的步驟，是將該掩膜關鍵尺寸代入一掩膜關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸方程式以求得該欲曝光能量。
3.如權利要求1所述的預測曝光能量的方法，其中由該前層薄膜厚度以得知該第一關鍵尺寸差異值的步驟，是由一薄膜厚度與關鍵尺寸曲線圖，得到該第一關鍵尺寸差異值。
4.如權利要求1所述的預測曝光能量的方法，其中由該第一關鍵尺寸差異值計算出該第一能量補償值的步驟，是將該第一關鍵尺寸差異值代入一關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸方程式，以求出該第一能量補償值。
5.一種預測曝光能量的方法，包括下列步驟依照一欲曝光層的一掩膜關鍵尺寸計算一欲曝光能量；借由該欲曝光層的一前層薄膜厚度，以得知一第一關鍵尺寸差異值，并由該第一關鍵尺寸差異值計算出一第一能量補償值；查詢一光阻靈敏度的前后批次差異值，當該光阻靈敏度的前后批次差異值大于1％，則依照該光阻靈敏度的前后批次的差異值，換算一第二關鍵尺寸差異值；由第二關鍵尺寸差異值計算一第二能量補償值；以及該欲曝光能量、該第一能量補償值與該第二能量補償值的加總是為該欲曝光層的一曝光能量。
6.如權利要求5所述的預測曝光能量的方法，其中依照該掩膜關鍵尺寸計算該欲曝光能量的步驟，是將該掩膜關鍵尺寸代入一掩膜關鍵尺寸與曝光能量線性回歸方程式，以求得該欲曝光能量。
7.如權利要求5所述的預測曝光能量的方法，其中由該前層薄膜厚度以得知該第一關鍵尺寸差異值的步驟，是由一薄膜厚度與關鍵尺寸曲線圖，以得到該第一關鍵尺寸差異值。
8.如權利要求5所述的預測曝光能量的方法，其中由該第一關鍵尺寸差異值計算出該第一能量補償值的步驟，是將該第一關鍵尺寸差異值代入一關鍵尺寸與曝光能量線性回歸方程式，以求出該第一能量補償值。
9.如權利要求5所述的預測曝光能量的方法，其中依照該光阻靈敏度的前后批次的差異值，換算該第二關鍵尺寸差異值的步驟，是將該光阻靈敏度的前后批次的差異值代入一光阻靈敏度與關鍵尺寸的線性回歸方程式，以求得該第二關鍵尺寸差異值。
10.如權利要求8所述的預測曝光能量的方法，其中由該第二關鍵尺寸差異值計算該第二能量補償值，是將該第二關鍵尺寸差異值代入該關鍵尺寸與曝光能量的線性回歸方程式，以求出該第二能量補償值。
全文摘要
一種預測曝光能量的方法，首先依照欲曝光層的掩膜關鍵尺寸計算欲曝光能量。再由欲曝光層的前層薄膜厚度，得知第一關鍵尺寸差異值，并由第一關鍵尺寸差異值計算出第一能量補償值。接著查詢光阻靈敏度的前后批次差異值是否小于1％。倘若光阻靈敏度的前后批次差異值小于1％，則欲曝光能量與第一能量補償值的總和即為欲曝光層的曝光能量。否則依照光阻靈敏度的前后批次差異值，換算第二關鍵尺寸差異值，再由第二關鍵尺寸差異值計算第二能量補償值，欲曝光能量與第一/第二能量補償值的加總是為欲曝光層的曝光能量。
文檔編號G03F7/20GK1403875SQ02140149
公開日2003年3月19日 申請日期2002年7月4日 優先權日2001年8月31日
發明者張昆源, 賀萬祥, 黃郁斌, 蔡立達, 吳仲雍 申請人:聯華電子股份有限公司